WO2023096469A1 - Electrode tab welding apparatus, electrode tab welding method, and secondary battery - Google Patents

Electrode tab welding apparatus, electrode tab welding method, and secondary battery Download PDF

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WO2023096469A1
WO2023096469A1 PCT/KR2022/019104 KR2022019104W WO2023096469A1 WO 2023096469 A1 WO2023096469 A1 WO 2023096469A1 KR 2022019104 W KR2022019104 W KR 2022019104W WO 2023096469 A1 WO2023096469 A1 WO 2023096469A1
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WO
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electrode
electrode assembly
tabs
assembly
welding
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PCT/KR2022/019104
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박아람
이용태
이승병
김석제
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode tab welding device, an electrode tab welding method, and a secondary battery.
  • a secondary battery means a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and camcorders, or electric vehicles.
  • the lithium secondary battery since the lithium secondary battery has a larger capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery and has a high energy density, the degree of its utilization is rapidly increasing.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. It can be.
  • the pouch-type secondary battery 1 includes an electrode assembly 10 formed by alternately stacking electrodes and a separator, and a pouch 20 (exterior material) in which the electrode assembly 10 is accommodated. Electrode tabs 15 may be connected to the electrodes of the electrode assembly 10 . The electrode tabs 15 may be welded to each other in a predetermined area and then connected to the electrode lead 17 .
  • the pouch 20 includes an indented cup portion 21 for accommodating the electrode assembly 10 .
  • the cup portion 21 of the pouch 20 may be formed of one or two. 1 illustrates a pouch 20 including a left cup portion and a right cup portion. Around the periphery of the cup portion 21, a peripheral portion 23 (terrace) is formed by sealing.
  • the electrode tab 15 when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the deformation of the peripheral portion 23 of the pouch 20, the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Alternatively, even when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the expansion of the pouch 20 , the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Such disconnection is pointed out as a major cause of fire. In the case of a pouch-type secondary battery, the length of the peripheral part 23 is reduced to increase energy density according to the recent demand for high capacity and high performance, which is By reducing the 'length to the welding point', the risk of disconnection is further increased.
  • An object of the present invention is to increase the 'length from the electrode assembly to the welding point of the electrode tabs' of the electrode tab to prevent disconnection of the electrode tab even in a pouch-type secondary battery with high capacity and high performance, an electrode tab welding device, and an electrode It is to provide a tab welding method and a secondary battery.
  • an electrode tab welding device relates to a device for welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, a guide unit provided to gather the electrode tabs in a predetermined assembly area, and welding the electrode tabs gathered by the guide unit.
  • a welding portion provided to do so, and a bending portion provided to bend the electrode assembly so that a length from the electrode assembly to the assembly area is increased in at least some of the electrode tabs before welding by the welding portion. there is.
  • a plane parallel to the ground is higher than the reference plane passing through the center of the electrode assembly in the vertical direction. It may be provided to gather the electrode tabs in the lower assembly area, and the bending part may be provided to bend an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected upward.
  • a support block supporting one of the lower surface and the upper surface of the electrode assembly, and the lower surface of the electrode assembly and a pressing block for pressing the other one of the upper surface toward the one.
  • a point at which the support block supports any one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly is outside the electrode assembly than a point at which the pressing block presses the other one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly.
  • the support block is provided to support an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from a lower side, and the pressing block presses the edge supported by the support block from an upper side to a lower side for bending. can be arranged.
  • the support block may include an inclined surface positioned below the edge and gradually increasing in height toward the outside of the electrode assembly.
  • the electrode tab welding apparatus further includes a seating portion on which the electrode assembly is seated, and the bending portion is inside the seating portion when considering that the electrode and the separator of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground. It may include a pressing block that is disposed and protrudes from an upper surface of the seating portion on which the lower surface of the electrode assembly is seated and presses an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from the lower side.
  • the bending unit may further include a support block partially supporting an upper surface of the electrode assembly while being pressed by the press block.
  • the bending part includes a support block provided to support the edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from the lower side when the electrode and the separator of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground can do.
  • an electrode tab welding device relates to an electrode tab welding device for welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, and includes a guide unit provided to gather the electrode tabs in a predetermined assembly area, and the guide unit A welding portion provided to weld the gathered electrode tabs, and prior to welding by the welding portion, in at least some of the electrode tabs, the electrodes of the electrode assembly and the separator are stacked so that the length from the electrode assembly to the assembly area is increased.
  • a moving unit for relatively moving the electrode assembly with respect to the guide unit in a direction corresponding to the direction may be included.
  • an electrode tab welding method relates to a method of welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, (a) bending an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected, and (b) the electrode tabs.
  • a step of welding the electrode tabs in a bent state of the assembly may be included.
  • the electrode tab welding method may further include collecting the electrode tabs before step (a) or between steps (a) and (b).
  • the electrode tab welding method may further include, after the step (b), restoring the electrode assembly by removing the force applied to the electrode assembly for bending the electrode assembly in the step (a). there is.
  • step (a) when considering that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, the lower surface and the lower surface of the edge in a state in which one of the lower and upper surfaces of the edge is supported It may be a step of pressing the other one of the upper surfaces toward the one.
  • a point supporting one of the lower and upper surfaces of the edge may be located closer to the outer side of the electrode assembly than a point pressing the other of the lower and upper surfaces of the edge.
  • a secondary battery is electrically connected to an electrode assembly, electrode tabs protruding from the electrode assembly, an exterior material accommodating the electrode assembly and the electrode tabs, and the electrode tabs, and a portion of the exterior material is
  • An exposed electrode lead may be included, the electrode tabs may be coupled to each other in a predetermined bonding area, and a length of at least some of the electrode tabs from the electrode assembly to the bonding area is greater than a predetermined reference length.
  • the reference length may be a minimum length from the electrode assembly to the coupling region in an individual electrode tab.
  • the increased length of at least some of the electrode tabs from the electrode assembly to the bonding area may increase as the electrode tab is located farther from the bonding area along the stacking direction of the electrode and the separator of the electrode assembly. and, the increased length may be a value obtained by subtracting the reference length from a length from the electrode assembly to the coupling region.
  • the bonding area may be positioned to correspond to the lowermost electrode tab among the electrode tabs of the electrode assembly, and the increased length of the electrode tabs is vertical.
  • An upper electrode tab may be longer.
  • electrode tabs passing through the bonding area and positioned above a reference plane orthogonal to the vertical direction and positioned below the reference plane may have an asymmetrical length with respect to the reference plane.
  • the length from the electrode assembly to the assembly area can be increased in at least some of the electrode tabs by bending the electrode assembly, in the case of the battery manufactured according to the present invention, the periphery of the pouch Even if a pulling force is applied to the electrode tab due to deformation of the (terrace) or a pulling force is applied to the electrode tab due to expansion of the battery, the electrode tab may not be disconnected.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a pouch type secondary battery.
  • FIGS. 2A to 2D are diagrams for explaining one exemplary process that may be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
  • FIG. 4 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an unbent electrode assembly as opposed to the electrode assembly shown in FIG. 4 .
  • 6A to 6E are views for explaining a method of welding electrode tabs using the welding apparatus of FIG. 4 .
  • FIG. 7 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining a modified example of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an exemplary process that can be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
  • the electrode assembly 10 is prepared as shown in FIG. 2 (a).
  • the electrode assembly 10 may be provided by stacking electrodes 11 and separators 13 .
  • the electrode 11 includes an anode and a cathode.
  • An electrode tab 15 may be connected to the electrode 11 .
  • the positive electrode tab connected to the positive electrode may also be provided in the electrode assembly 10 to extend in a direction different from the extension direction of the negative electrode tab 15 and may be welded in the same manner as the negative electrode tab.
  • the electrode tabs 15 are gathered as shown in FIG. 2(b).
  • the electrode tabs 15 may be gathered by pressing the electrode tabs 15 with the two rods 111 and 112 .
  • the electrode tabs 15 are welded through the welding part 120 as shown in FIG. 2(c).
  • an electrode assembly 10 having electrode tabs 15 welded to each other in a predetermined welding area W can be manufactured.
  • the pouch type battery 1 may be manufactured by accommodating the electrode assembly 10 in a pouch 20 (see FIG. 1).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
  • the peripheral portion 23 of the pouch 20 may be bent during manufacturing of the battery module. Deformation of the peripheral portion 23 may cause the electrode lead 17 to bend, thereby causing a pulling force on the electrode tab 15 connected to the electrode lead 17 (eg, refer to the electrode tab 15a in FIG. 3). ). Such force may pull the electrode tab 15 taut and cause disconnection of the electrode tab 15 . This force may appear larger in the outer electrode tab 15a. Even when the battery expands, the above problem of disconnection may be caused.
  • the present invention which will be described in detail below, is to solve the above problem of disconnection.
  • the electrode tab welding device according to the first embodiment of the present invention relates to a device for welding electrode tabs 15 protruding from an electrode assembly 10 to each other, and as shown in FIG. 4, the guide part 110, the welding part ( 120) and a bending part 130.
  • the electrode 11 and the separator 13 of the electrode assembly 10 are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground.
  • the contents of this embodiment can be applied to other embodiments as long as they do not conflict with each other.
  • the guide part 110 may be provided to gather the electrode tabs 15 in a predetermined gathering area G.
  • the guide part 110 may include a first rod 111 disposed above the electrode tabs 15 and a second rod 112 disposed below the electrode tabs 15. there is.
  • the first rod 111 and the second rod 112 may move toward each other and press the electrode tabs 15 to gather the electrode tabs 15 in the gathering area G.
  • the electrode tabs 15 may be bent toward the collection region G.
  • the gathering area G may be an area where the electrode tabs 15 , which are spaced apart from each other, are brought together by the guide part 110 .
  • the guide unit may be implemented as a first press (not shown) that is stationary and a second press (not shown) that moves toward the first press.
  • the welding part 120 may be provided to weld the electrode tabs 15 collected by the guide part 110 .
  • the welding unit 120 may include a horn and an anvil for performing ultrasonic welding. Electrode leads 17 (see FIG. 1) for supplying electricity to the outside of the battery may be welded to the electrode tabs 15 welded by the welding part 120 .
  • the guide part 110 and the welding part 120 are shown separately in FIG. 4 , the guide part and the welding part may be connected to each other.
  • the first rod may be connected to the horn of the welding part and the second rod may be connected to the anvil of the welding part.
  • the bending part 130 may be provided to bend the electrode assembly 10 .
  • the bending unit 130 may increase the reference length L of all or part of the electrode tabs 15 through bending.
  • the reference length L may be the 'length from the electrode assembly 10 to the assembly area G' of the electrode tab 15 .
  • FIG. 5 is a view showing an unbent electrode assembly as opposed to the electrode assembly shown in FIG. 4 .
  • the guide unit 110 may press the electrode tabs 15 to a degree that allows the electrode tabs 15 to be pulled.
  • the guide unit may include a roller (not shown) on a side contacting the electrode tab.
  • a roller may be provided at the lower end of the first rod and/or at the upper end of the second rod to rotate in contact with the electrode tab.
  • the 'length L from the electrode assembly 10 to the assembly area G' of at least some of the electrode tabs 15 increases. Accordingly, the 'length from the electrode assembly 10 to the welding area W' of at least some of the electrode tabs 15 may also be increased.
  • Such an increase in length can prevent or slow down disconnection caused by the electrode tab 15 being pulled tight. This is because, due to the length increase, the electrode tab 15 will be taut only if the electrode tab 15 is pulled more than before the length increase.
  • the force applied to the electrode leads 17 (refer to FIG. 1 ) may be transferred to the electrode tabs 15 through a connection point between the electrode tabs 15 and the electrode lead 17 .
  • the length from the electrode assembly 10 to the assembly area G is increased in at least some of the electrode tabs 15 before welding by the welding part 120, the electrode assembly 10 ) Since it includes the bending portion 130 provided to bend the electrode tab 15 due to deformation of the peripheral portion 23 (terrace) of the pouch 20 in the case of a battery manufactured by the electrode tab welding apparatus of the present embodiment, ), or even if a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to battery expansion, the electrode tab 15 may not be disconnected.
  • the degree of bending of the electrode assembly 10 may be determined in consideration of the length increase required for the bending part 130 of the present embodiment to prevent disconnection. For example, in the case of a battery module in which the peripheral portion 23 of the pouch 20 is greatly deformed, the bending portion 130 may further bend the electrode assembly 10 . Such adjustment can be achieved by adjusting the size of the support block 131 to be described later.
  • the set region G is a plane parallel to the ground and may be located below the reference plane P passing through the center of the electrode assembly 10 in the vertical direction.
  • the guide unit 110 may gather the electrode tabs 15 in the gathering area G.
  • the bending part 130 may bend the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tabs 15 are connected upward.
  • FIG. 4 an assembly area G positioned to correspond to the lowermost side of the electrode assembly 10 is illustrated.
  • the electrode tab (e.g., drawing The electrode tab of reference numeral 15b) may have an increased reference length (L) than before bending of the electrode assembly 10 .
  • L reference length
  • the collection region G is positioned lower than the reference plane P
  • the number of electrode tabs 15 whose reference length L is increased by the bending portion 130 may increase.
  • upper and lower may be relative concepts.
  • the bending part 130 may bend the edge 19 of the electrode assembly 10 downward.
  • the bending part 130 of the present embodiment may include a support block 131 supporting one of a lower surface and an upper surface of the electrode assembly 10 .
  • the bending part 130 of this embodiment may include a pressing block 133 that presses the other of the lower surface and the upper surface of the electrode assembly 10 toward one of the above-mentioned ones.
  • the pressing block 133 may be provided to move in a vertical direction for pressing. 4 illustrates a support block 131 supporting the lower surface of the electrode assembly 10 and a pressing block 133 pressurizing the upper surface of the electrode assembly 10 toward the lower surface.
  • the bending portion 130 may include only the support block 131 . However, since the electrode assembly 10 can be more easily bent when the electrode assembly 10 is pressed with the pressing block 133 in a supported state by the support block 131, the bending portion 130 presses the support block 131 Block 133 may all be included.
  • a point where the support block 131 supports the electrode assembly 10 may be closer to the outer side of the electrode assembly 10 than a point where the pressure block 133 presses the electrode assembly 10 .
  • a point where the support block 131 supports the lower surface of the electrode assembly 10 is located to the right of a point where the pressure block 133 presses the upper surface of the electrode assembly 10 .
  • the bending part 130 of the present embodiment can effectively bend the edge 19 of the electrode assembly 10 upward or downward.
  • the support block 131 may be provided to support the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tabs 15 are connected from a lower side.
  • the pressing block 133 may be provided to press the edge 19 of the electrode assembly 10 supported by the support block 131 from top to bottom for bending.
  • the support block 131 may be implemented in various shapes capable of supporting the electrode assembly 10 .
  • the support block 131 may be implemented in a shape including an inclined surface 131a supporting the lower side of the edge 19 of the electrode assembly 10 .
  • the inclined surface 131a of the support block 131 is a surface located below the edge 19 and may be a surface that gradually increases in height toward the outside of the electrode assembly 10 (eg, to the right side of FIG. 4 ).
  • the press block 133 may also be implemented in various shapes capable of pressurizing the electrode assembly 10 . 4 illustrates a rod-shaped pressing block 133 .
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of welding electrode tabs using the welding apparatus of FIG. 4 .
  • the electrode assembly 10 is prepared as shown in FIG. 6 (a). At this time, the electrode assembly 10 may be seated on the seating portion 140 .
  • the seating portion 140 may be a jig or die on which the electrode assembly 10 can be seated.
  • the electrode tabs 15 are gathered as shown in FIG. 6(b). This may be implemented by the operation of the guide unit 110. For example, in a state in which the second rod 112 supports the electrode tabs 15 from the lower side, the first rod 111 presses the electrode tabs 15 from the upper side to the lower side so that the electrode tabs 15 ) can be gathered in the collection area (G).
  • the electrode assembly 10 is bent as shown in FIG. 6(c). This may be implemented by the operation of the bending unit 130 .
  • the bending part 130 may bend the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tab 15 is connected.
  • the edge 19 of the electrode assembly 10 is bent by the pressing block 133 pressing the right upper surface of the edge 19 while the support block 131 supports the right lower surface of the edge 19. can do.
  • the support block 131 may already be disposed on the upper surface of the seating portion 140.
  • the support block may be provided to protrude from the inside of the seating unit to the upper surface of the seating unit.
  • the electrode tabs 15 are welded through the welding part 120 in the bent state of the electrode assembly 10.
  • the 'length L from the electrode assembly 10 to the assembly area G' can be increased, and in this state, the electrode tabs 15 can be welded together.
  • the electrode tabs 15 eg, the electrode tab of reference numeral 15c
  • the welding area (W) can be increased.
  • the force applied to the electrode assembly 10 for bending of the electrode assembly 10 may be removed.
  • the pressure block 133 may be removed and the support block 131 may be moved upward.
  • the electrode assembly 10 may return to its original shape by removing the force. Since the electrodes 11 and the separator 13 constituting the electrode assembly 10 have a certain degree of elasticity, they can be bent by application of force by the bending part 130, and restored to their original shapes by removing this force. It can be.
  • Example 7 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the welding device of Example 2 is different from the welding device of Example 1 in the support block and the pressure block.
  • the support block and the pressure block will be mainly described.
  • the contents of this embodiment may be applied to other embodiments as long as they do not conflict with each other.
  • the bending part 230 of the present embodiment may include a pressing block 233 protruding from the seating part 240 on which the electrode assembly 10 is seated.
  • the press block 233 is disposed inside the seating portion 240 and protrudes from the top surface of the seating portion 240 on which the lower surface of the electrode assembly 10 is seated to press the electrode assembly 10 .
  • the pressing block 233 may press the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tabs 15 are connected from the lower side.
  • the pressing block 233 can be protruded after the electrode assembly 10 is seated on the seating part 240, so that the electrode assembly 10 can be smoothly moved while needed (e.g., : After the electrode assembly is seated on the seating portion) Pressing by the pressing block 233 may be performed.
  • the bending unit 230 of this embodiment may include a driving unit 235 for vertically moving the pressing block 233 .
  • the drive unit 235 may be a cylinder from which a cylinder rod is drawn or drawn.
  • the bending portion 230 of this embodiment may include a support block 231 to support the electrode assembly 10 during pressurization by the press block 233 .
  • the support block 231 may be provided to partially support the upper surface of the electrode assembly 10 .
  • the support block 231 may support an area other than the area pressed by the pressure block 233 so as not to interfere with the bending of the electrode assembly 10 .
  • the support block 231 supports the electrode assembly 10 in an area other than the edge 19 of the electrode assembly 10. It may be provided to support the upper surface.
  • the support block 231 may be provided to move in a vertical direction so as not to interfere with the seating of the electrode assembly 10 .
  • Example 8 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • the welding apparatus of Example 3 is different from the welding apparatus of the above-described embodiments in a method of increasing the 'length from the electrode assembly to the assembly area' of the electrode tab.
  • the contents of this embodiment may be applied to other embodiments as long as they do not conflict with each other.
  • the electrode tab welding device of the present embodiment relates to a device for welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, and may include a guide part 110 , a welding part 120 and a moving part 340 .
  • the guide part 110 and the welding part 120 may be the same as the guide part 110 and the welding part 120 described above.
  • the moving unit 340 moves the electrode assembly 10 toward the guide unit 110 in a direction corresponding to the stacking direction of the electrode 11 and the separator 13 of the electrode assembly 10 (a vertical direction in FIG. 8 ). It may be arranged to move relative to each other. Because of the relative movement, the moving unit 340 may, for example, move the electrode assembly 10 upward in FIG. 8 away from the guide unit 110, or move the guide unit 110 downward in FIG. It can also be moved away from (10). 8 illustrates a moving unit 340 provided to move the electrode assembly 10 .
  • the moving part 340 moves the electrode assembly 10 as a whole with respect to the guide part 110 before welding by the welding part 120, it is similar to bending the electrode assembly 10 in the above-described embodiments. Specifically, the length of at least some of the electrode tabs 15 from the 'electrode assembly 10 to the assembly area (see G in FIG. 6B)' may be increased. In the embodiment of FIG. 8 , the lengths of all electrode tabs 15 may be increased.
  • the moving part 340 may include a seating part 340a provided to move along the stacking direction of the electrode assembly 10 in a state where the electrode assembly 10 is seated.
  • the moving part 340 may include a support part 340b supporting the electrode assembly 10 in a direction opposite to the seating part 340a.
  • the moving unit 340 may stably move the electrode assembly 10 through the support unit 340b.
  • the support portion 340b may be provided to move in conjunction with the movement of the seating portion 340a in a state in which the electrode assembly 10 is pressed toward the seating portion 340a.
  • Example 4 relates to a secondary battery, and may relate to a secondary battery manufactured by the above-described welding device/method.
  • the device/method for manufacturing the secondary battery of Example 4 is not limited to the device/method described above.
  • the secondary battery of this embodiment may include an electrode assembly 10 and electrode tabs 15 protruding from the electrode assembly 10 .
  • the secondary battery of the present embodiment includes an exterior material 20 (see FIG. 1) accommodating the electrode assembly 10 and the electrode tabs 15, and an electrode lead 17 electrically connected to the electrode tabs 15 (see FIG. 1). reference) may be included. A part of the electrode lead 17 may be exposed to the outside of the exterior material 20 .
  • the electrode tabs 15 may be coupled to each other in a predetermined bonding area.
  • the bonding area may be the aforementioned welding area (W).
  • a length of at least some of the electrode tabs 15 'from the electrode assembly 10 to the bonding area W' may be longer than a predetermined reference length.
  • the length 'from the electrode assembly 10 to the bonding area W' is the length L from the electrode assembly 10 to the above-mentioned aggregation area G, and the aggregation area G to the bonding area W; welding area) may be the sum of the lengths.
  • the reference length may be a minimum length from the electrode assembly 10 to the coupling region W (see FIG. 2d ). The reference length may be determined for each individual electrode tab.
  • the reference length may be calculated as a straight line length from a point where the corresponding electrode tab protrudes from the electrode assembly 10 to a point where the corresponding electrode tab is combined with another electrode tab.
  • the reference length may be calculated in a state in which the electrode tab is pulled tight, for example, in a state in which the coupling point is pulled in a direction away from the electrode assembly.
  • the length L T of the uppermost electrode tab from the electrode assembly 10 to the assembly region G, and the welding region W from the assembly region G ) ' is the length (L T ' from the electrode assembly 10 to the assembly area) of the uppermost electrode tabs among the electrode tabs of FIG. 2B, and the welding area (Fig. 2d)) may be greater than the sum of the lengths.
  • the length L B of the lowermost electrode tab among the electrode tabs of FIG. 6C from the electrode assembly 10 to the assembly region G , and the welding region W from the assembly region G The sum of the lengths from the electrode tabs in FIG.
  • 2B is the 'length L B' of the lowermost electrode tabs from the electrode assembly 10 to the assembly area and the length from the assembly area to the welding area. can be greater than the sum of For reference, in the above examples, 'lengths from the assembly area to the welding area' may be the same.
  • the increased length of at least some of the electrode tabs 15 'from the electrode assembly 10 to the bonding area W' increases along the stacking direction of the electrode and the separator (a vertical direction in FIG. It may increase as the electrode tab is located farther from .
  • the increase length of the lowermost electrode tab is the shortest, and the increase length of the uppermost electrode tab is the longest. can be long
  • the increased length may be a value obtained by subtracting the aforementioned reference length from the length from the electrode assembly 10 to the coupling region W.
  • the increased length of the lowermost electrode tab is 'the length from the electrode assembly 10 to the assembly area G ( LB ) + from the assembly area G to the coupling area W. It may be a value obtained by subtracting 'the length from the electrode assembly 10 to the assembly area ( LB' ) + the length from the assembly area to the coupling area' of FIG. 2B from the 'length of'.
  • the bonding area W is located corresponding to the lowermost electrode tab of the electrode assembly 10 based on the vertical direction (the stacking direction of the electrode and the separator), and at this time, the number of electrode tabs increases.
  • the length of the electrode tab located vertically upward may be longer.
  • the incremental length of the electrode tab located at the lowest side may be the shortest, and the incremental length of the electrode tab located at the uppermost side may be the longest.
  • FIG. 6C may be applied to a type of pouch-type battery in which only one cup part for accommodating an electrode assembly is formed.
  • the horizontal length of the support block 131 (the length of the surface horizontally disposed on the upper surface of the seating part) is X (unit: mm, hereinafter the same), and the vertical length of the support block 131 (the length of the surface of the seating part)
  • Y is the length of the surface disposed perpendicular to the upper surface of the portion
  • the length of the 'electrode assembly 10 to the bonding area W' of the electrode tabs located at the lowermost and uppermost sides, respectively ('total' in the table below) length') and increase length can be as shown in the table below.
  • the table below relates to the positive electrode tab when the straight line distance in the horizontal direction from the electrode assembly to the assembly area (G; guide unit arrangement position) is 2.5 mm and the thickness of the electrode assembly is 10 mm.
  • the increase length of the upper electrode tab is greater than the increase length of the lower electrode tab.
  • the increase length of the electrode tab increases as Y increases, and this is the same for the lower electrode tab and the upper electrode tab. It can be seen that the increased length increases as the edge of the electrode assembly is bent higher.
  • the increase length increases as the angle between the inclined surface 131a of the support block 131 and the lower surface of the support block 131 increases (for example, X is 3, Y is 4, and X is 4 and Y is 4), this is the same for the lower electrode tab and the upper electrode tab. It can be seen that the increase length increases as the edge of the electrode assembly is bent obliquely.
  • FIG. 9 is a view for explaining a modified example of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the electrode tabs located on the upper side and the electrode tabs located on the lower side of the reference plane P' may have asymmetrical lengths with respect to the reference plane.
  • the electrode tab and the lowermost electrode tab may be symmetrically positioned, but the length L T′′ of the uppermost electrode tab may be longer than the length L B′′ of the lowermost electrode tab.

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Abstract

The present invention relates to an electrode tab welding apparatus for welding together electrode tabs protruding from an electrode assembly, the apparatus comprising: a guide part which is provided to gather the electrode tabs in a predetermined gathering region; a welding part which is provided to weld the electrode tabs gathered by the guide part; and a bending part which is provided to bend the electrode assembly before the electrode tabs are welded by the welding part, the electrode assembly being bent so that at least some of the electrode tabs increase in length from the electrode assembly to the gathering region.

Description

전극탭 용접 장치, 전극탭 용접 방법 및 이차 전지 Electrode tab welding device, electrode tab welding method and secondary battery
관련출원과의 상호인용Mutual Citation with Related Applications
본 출원은 2021년 11월 29일자 한국특허출원 10-2021-0167738호 및 2022년 11월 29일자 한국특허출원 10-2022-0163018호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 10-2021-0167738 dated November 29, 2021 and Korean Patent Application No. 10-2022-0163018 dated November 29, 2022, and All disclosed subject matter is incorporated as part of this specification.
기술분야technology field
본 발명은 전극탭 용접 장치, 전극탭 용접 방법 및 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode tab welding device, an electrode tab welding method, and a secondary battery.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.In general, a secondary battery means a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and camcorders, or electric vehicles. In particular, since the lithium secondary battery has a larger capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery and has a high energy density, the degree of its utilization is rapidly increasing.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다.Depending on the shape of the battery case, secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. It can be.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하는 도면이다. 파우치형 이차전지(1)는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)가 내부에 수용되는 파우치(20; 외장재)를 포함한다. 전극 조립체(10)의 전극들에는 전극탭들(15)이 연결될 수 있다. 전극탭들(15)은 소정 영역에서 서로 용접된 후 전극리드(17)에 연결될 수 있다. 파우치(20)는 전극 조립체(10)의 수용을 위해 만입 형상의 컵부(21)를 포함한다. 파우치(20)의 컵부(21)는 1개 또는 2개로 형성될 수 있다. 도 1에는 좌측 컵부와 우측 컵부를 포함하는 파우치(20)가 예시되어 있다. 컵부(21)의 둘레 주변에는 실링에 의해 주변부(23, 테라스)가 형성된다. 1 is a diagram showing an example of a pouch type secondary battery. The pouch-type secondary battery 1 includes an electrode assembly 10 formed by alternately stacking electrodes and a separator, and a pouch 20 (exterior material) in which the electrode assembly 10 is accommodated. Electrode tabs 15 may be connected to the electrodes of the electrode assembly 10 . The electrode tabs 15 may be welded to each other in a predetermined area and then connected to the electrode lead 17 . The pouch 20 includes an indented cup portion 21 for accommodating the electrode assembly 10 . The cup portion 21 of the pouch 20 may be formed of one or two. 1 illustrates a pouch 20 including a left cup portion and a right cup portion. Around the periphery of the cup portion 21, a peripheral portion 23 (terrace) is formed by sealing.
그런데 파우치(20)의 주변부(23)의 변형으로 인해 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지면 전극탭(15)이 점점 팽팽해지다가 단선될 수 있다. 또는 파우치(20)의 팽창으로 인해 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해져도 전극탭(15)이 점점 팽팽해지다가 단선될 수 있다. 이와 같은 단선은 화재 발생의 주요 원인으로 지목되고 있다. 파우치형 이차전지의 경우 최근 고용량화 및 고성능화의 요구에 따라 에너지 밀도를 높이기 위해 주변부(23)의 길이를 줄이고 있는데, 이는 전극탭(15)의 '전극 조립체(10)에서 전극탭들(15)의 용접 지점까지의 길이'를 감소시킴으로써 단선의 위험을 더욱 증가시키고 있다. However, when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the deformation of the peripheral portion 23 of the pouch 20, the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Alternatively, even when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the expansion of the pouch 20 , the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Such disconnection is pointed out as a major cause of fire. In the case of a pouch-type secondary battery, the length of the peripheral part 23 is reduced to increase energy density according to the recent demand for high capacity and high performance, which is By reducing the 'length to the welding point', the risk of disconnection is further increased.
본 발명의 과제는, 전극탭의 '전극 조립체에서 전극탭들의 용접 지점까지의 길이'를 증가시킴으로써 고용량 및 고성능의 파우치형 이차전지에 있어서도 전극탭의 단선을 방지할 수 있는 전극탭 용접 장치, 전극탭 용접 방법 및 이차 전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to increase the 'length from the electrode assembly to the welding point of the electrode tabs' of the electrode tab to prevent disconnection of the electrode tab even in a pouch-type secondary battery with high capacity and high performance, an electrode tab welding device, and an electrode It is to provide a tab welding method and a secondary battery.
일 예에서 전극탭 용접 장치는 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 장치에 관한 것으로서, 상기 전극탭들을 소정의 집합 영역에 모으도록 마련되는 가이드부, 상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 용접하게 마련되는 용접부, 및 상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 집합 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체를 벤딩시키도록 마련되는 벤딩부를 포함할 수 있다.In one example, an electrode tab welding device relates to a device for welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, a guide unit provided to gather the electrode tabs in a predetermined assembly area, and welding the electrode tabs gathered by the guide unit. A welding portion provided to do so, and a bending portion provided to bend the electrode assembly so that a length from the electrode assembly to the assembly area is increased in at least some of the electrode tabs before welding by the welding portion. there is.
다른 예에서 상기 가이드부는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 지면에 평행한 평면으로서 상기 전극 조립체의 상기 연직 방향에 따른 중심을 통과하는 기준 평면보다 하측에 위치하는 상기 집합 영역에 상기 전극탭들을 모으도록 마련되고, 상기 벤딩부는 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 상측으로 벤딩시키도록 마련될 수 있다.In another example, when the guide unit considers that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, a plane parallel to the ground is higher than the reference plane passing through the center of the electrode assembly in the vertical direction. It may be provided to gather the electrode tabs in the lower assembly area, and the bending part may be provided to bend an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected upward.
또 다른 예에서 상기 벤딩부는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 어느 하나를 지지하는 지지 블록과, 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 다른 하나를 상기 어느 하나를 향해 가압하는 가압 블록을 포함할 수 있다.In another example, when the bending part considers that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, a support block supporting one of the lower surface and the upper surface of the electrode assembly, and the lower surface of the electrode assembly and a pressing block for pressing the other one of the upper surface toward the one.
또 다른 예에서 상기 지지 블록이 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 상기 어느 하나를 지지하는 지점은, 상기 가압 블록이 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 상기 다른 하나를 가압하는 지점보다 상기 전극 조립체의 외측에 가깝게 위치할 수 있다.In another example, a point at which the support block supports any one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly is outside the electrode assembly than a point at which the pressing block presses the other one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly. can be located close to
또 다른 예에서 상기 지지 블록은 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 하측에서 지지하게 마련되고, 상기 가압 블록은 상기 지지 블록에 의해 지지되는 상기 가장자리를 상기 벤딩을 위해 상측에서 하측으로 가압하게 마련될 수 있다.In another example, the support block is provided to support an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from a lower side, and the pressing block presses the edge supported by the support block from an upper side to a lower side for bending. can be arranged.
또 다른 예에서 상기 지지 블록은 상기 가장자리의 하측에 위치하는 면으로서 상기 전극 조립체의 외측으로 갈수록 점차 높이가 증가하는 경사면을 포함할 수 있다.In another example, the support block may include an inclined surface positioned below the edge and gradually increasing in height toward the outside of the electrode assembly.
또 다른 예에서 전극탭 용접 장치는 상기 전극 조립체가 안착되는 안착부를 더 포함하고, 상기 벤딩부는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 안착부의 내부에 배치되되, 상기 전극 조립체의 하면이 안착되는 상기 안착부의 상면으로 돌출되어, 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 하측에서 가압하게 마련되는 가압 블록을 포함할 수 있다.In another example, the electrode tab welding apparatus further includes a seating portion on which the electrode assembly is seated, and the bending portion is inside the seating portion when considering that the electrode and the separator of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground. It may include a pressing block that is disposed and protrudes from an upper surface of the seating portion on which the lower surface of the electrode assembly is seated and presses an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from the lower side.
또 다른 예에서 상기 벤딩부는 상기 가압 블록에 의한 가압 중에 상기 전극 조립체의 상면을 부분적으로 지지하는 지지 블록을 더 포함할 수 있다.In another example, the bending unit may further include a support block partially supporting an upper surface of the electrode assembly while being pressed by the press block.
또 다른 예에서 상기 벤딩부는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 하측에서 지지하게 마련되는 지지 블록을 포함할 수 있다.In another example, the bending part includes a support block provided to support the edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from the lower side when the electrode and the separator of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground can do.
또 다른 예에서 전극탭 용접 장치는, 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 장치에 관한 것으로서, 상기 전극탭들을 소정의 집합 영역에 모으도록 마련되는 가이드부, 상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 용접하게 마련되는 용접부, 및 상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 집합 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체의 전극과 분리막의 적층 방향에 대응되는 방향으로 상기 전극 조립체를 상기 가이드부에 대해 상대 이동시키는 이동부를 포함할 수 있다.In another example, an electrode tab welding device relates to an electrode tab welding device for welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, and includes a guide unit provided to gather the electrode tabs in a predetermined assembly area, and the guide unit A welding portion provided to weld the gathered electrode tabs, and prior to welding by the welding portion, in at least some of the electrode tabs, the electrodes of the electrode assembly and the separator are stacked so that the length from the electrode assembly to the assembly area is increased. A moving unit for relatively moving the electrode assembly with respect to the guide unit in a direction corresponding to the direction may be included.
또 다른 예에서 전극탭 용접 방법은 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 벤딩하는 단계, 및 (b) 상기 전극 조립체의 벤딩 상태에서 상기 전극탭들을 용접하는 단계를 포함할 수 있다.In another example, an electrode tab welding method relates to a method of welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, (a) bending an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected, and (b) the electrode tabs. A step of welding the electrode tabs in a bent state of the assembly may be included.
또 다른 예에서 전극탭 용접 방법은 상기 단계 (a) 전에, 또는 상기 단계 (a)와 상기 단계 (b)의 사이에 상기 전극탭들을 모으는 단계를 더 포함할 수 있다.In another example, the electrode tab welding method may further include collecting the electrode tabs before step (a) or between steps (a) and (b).
또 다른 예에서 전극탭 용접 방법은 상기 단계 (b) 후에, 상기 단계 (a)에서 상기 전극 조립체의 벤딩을 위해 상기 전극 조립체에 가한 힘을 제거하여 상기 전극 조립체를 원복하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another example, the electrode tab welding method may further include, after the step (b), restoring the electrode assembly by removing the force applied to the electrode assembly for bending the electrode assembly in the step (a). there is.
또 다른 예에서 상기 단계 (a)는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 가장자리의 하면과 상면 중 어느 하나를 지지한 상태에서 상기 가장자리의 하면과 상면 중 다른 하나를 상기 어느 하나를 향해 가압하는 단계일 수 있다.In another example, in step (a), when considering that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, the lower surface and the lower surface of the edge in a state in which one of the lower and upper surfaces of the edge is supported It may be a step of pressing the other one of the upper surfaces toward the one.
또 다른 예에서 상기 가장자리의 하면과 상면 중 상기 어느 하나를 지지하는 지점은, 상기 가장자리의 하면과 상면 중 상기 다른 하나를 가압하는 지점보다 상기 전극 조립체의 외측에 가깝게 위치할 수 있다. In another example, a point supporting one of the lower and upper surfaces of the edge may be located closer to the outer side of the electrode assembly than a point pressing the other of the lower and upper surfaces of the edge.
또 다른 예에서 이차 전지는 전극 조립체, 상기 전극 조립체에서 돌출되는 전극탭들, 상기 전극 조립체와 상기 전극탭들을 수용하는 외장재, 및 상기 전극탭들에 전기적으로 연결되고, 상기 외장재의 외측으로 일부가 노출되는 전극리드를 포함할 수 있고, 상기 전극탭들은 소정의 결합 영역에서 서로 결합될 수 있고, 상기 전극탭들 중 적어도 일부의, 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 길이는 소정의 기준 길이보다 길 수 있고, 상기 기준 길이는 개별 전극탭에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 최소 길이일 수 있다.In another example, a secondary battery is electrically connected to an electrode assembly, electrode tabs protruding from the electrode assembly, an exterior material accommodating the electrode assembly and the electrode tabs, and the electrode tabs, and a portion of the exterior material is An exposed electrode lead may be included, the electrode tabs may be coupled to each other in a predetermined bonding area, and a length of at least some of the electrode tabs from the electrode assembly to the bonding area is greater than a predetermined reference length. The reference length may be a minimum length from the electrode assembly to the coupling region in an individual electrode tab.
또 다른 예에서 상기 전극탭들 중 적어도 일부의, 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 증가 길이는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막의 적층 방향을 따라 상기 결합 영역에서 멀게 위치하는 전극탭일수록 증가할 수 있고, 상기 증가 길이는 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 길이에서 상기 기준 길이를 뺀 값일 수 있다.In another example, the increased length of at least some of the electrode tabs from the electrode assembly to the bonding area may increase as the electrode tab is located farther from the bonding area along the stacking direction of the electrode and the separator of the electrode assembly. and, the increased length may be a value obtained by subtracting the reference length from a length from the electrode assembly to the coupling region.
또 다른 예에서 상기 결합 영역은 상기 적층 방향을 연직 방향에 대응된다고 볼 때, 상기 전극 조립체의 전극탭들 중 가장 하측의 전극탭에 대응되게 위치할 수 있고, 상기 전극탭들의 상기 증가 길이는 연직 상방에 위치하는 전극탭일수록 길 수 있다.In another example, when the stacking direction is regarded as corresponding to the vertical direction, the bonding area may be positioned to correspond to the lowermost electrode tab among the electrode tabs of the electrode assembly, and the increased length of the electrode tabs is vertical. An upper electrode tab may be longer.
또 다른 예에서 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 연직 방향으로 적층되는 것으로 볼 때, 상기 결합 영역을 지나가고 상기 연직 방향에 직교하는 기준 평면의 상측에 위치하는 전극탭들과 상기 기준 평면의 하측에 위치하는 전극탭들은 상기 기준 평면에 대해 비대칭적인 길이를 가질 수 있다.In another example, when the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction, electrode tabs passing through the bonding area and positioned above a reference plane orthogonal to the vertical direction and positioned below the reference plane The electrode tabs may have an asymmetrical length with respect to the reference plane.
본 발명에 의하면, 전극 조립체를 벤딩시켜 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 전극 조립체에서 집합 영역(또는 용접 영역)까지의 길이를 증가시킬 수 있으므로, 본 발명에 따라 제조되는 전지의 경우, 파우치의 주변부(테라스)의 변형으로 전극탭에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 또는 전지의 팽창으로 전극탭에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 전극탭이 단선되지 않을 수 있다.According to the present invention, since the length from the electrode assembly to the assembly area (or welding area) can be increased in at least some of the electrode tabs by bending the electrode assembly, in the case of the battery manufactured according to the present invention, the periphery of the pouch Even if a pulling force is applied to the electrode tab due to deformation of the (terrace) or a pulling force is applied to the electrode tab due to expansion of the battery, the electrode tab may not be disconnected.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram showing an example of a pouch type secondary battery.
도 2a~2d는 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 데에 적용될 수 있는 하나의 예시적인 과정들을 설명하기 위한 도면들이다.2A to 2D are diagrams for explaining one exemplary process that may be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
도 3은 여러 개의 파우치형 전지들이 케이스에 수용되어 마련되는 전지 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하는 도면이다.4 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 전극 조립체와 대비되는 벤딩되지 않은 전극 조립체를 도시하는 도면이다.FIG. 5 is a view showing an unbent electrode assembly as opposed to the electrode assembly shown in FIG. 4 .
도 6a~6e는 도 4의 용접 장치를 통한 전극탭들의 용접 방법을 설명하기 위한 도면들이다.6A to 6E are views for explaining a method of welding electrode tabs using the welding apparatus of FIG. 4 .
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하는 도면이다.7 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하는 도면이다.8 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 이차 전지의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a modified example of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited or limited by the following examples.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description or detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention have been omitted, and in this specification, reference numerals are added to the components of each drawing. In the specification, the same or similar reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In addition, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to best describe his/her invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
우선, 도 2를 참조하여 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 과정에 대해 설명한다. 도 2는 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 데에 적용될 수 있는 하나의 예시적인 과정을 설명하기 위한 도면이다. First, a process of welding electrode tabs of a pouch type secondary battery will be described with reference to FIG. 2 . 2 is a diagram for explaining an exemplary process that can be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
먼저 도 2(a)와 같이 전극 조립체(10)를 준비한다. 전극 조립체(10)는 전극들(11)과 분리막들(13)이 적층되어 마련될 수 있다. 전극(11)은 양극과 음극을 포함한다. 전극(11)에는 전극탭(15)이 연결될 수 있다. 참고로 도 2 등에는 설명의 편의를 위해 음극에 연결된 음극탭(15)만 도시되어 있다. 양극에 연결된 양극탭도 음극탭(15)의 연장 방향과는 다른 방향으로 연장되게 전극 조립체(10)에 구비되어, 음극탭과 동일 방식으로 용접될 수 있다. 다음으로 도 2(b)와 같이 전극탭들(15)을 모은다. 예를 들어, 2개의 로드(111, 112)로 전극탭들(15)을 가압하여 전극탭들(15)을 모을 수 있다. 다음으로 도 2(c)와 같이 용접부(120)를 통해 전극탭들(15)을 용접한다. First, the electrode assembly 10 is prepared as shown in FIG. 2 (a). The electrode assembly 10 may be provided by stacking electrodes 11 and separators 13 . The electrode 11 includes an anode and a cathode. An electrode tab 15 may be connected to the electrode 11 . For reference, only the negative electrode tab 15 connected to the negative electrode is shown in FIG. 2 for convenience of description. The positive electrode tab connected to the positive electrode may also be provided in the electrode assembly 10 to extend in a direction different from the extension direction of the negative electrode tab 15 and may be welded in the same manner as the negative electrode tab. Next, the electrode tabs 15 are gathered as shown in FIG. 2(b). For example, the electrode tabs 15 may be gathered by pressing the electrode tabs 15 with the two rods 111 and 112 . Next, the electrode tabs 15 are welded through the welding part 120 as shown in FIG. 2(c).
이런 과정들을 거쳐 도 2(d)와 같이, 소정의 용접 영역(W)에서 서로 용접된 전극탭들(15)이 구비된 전극 조립체(10)가 제조될 수 있다. 전극탭들(15)에 전극리드(17, 도 1 참조)를 연결한 후 전극 조립체(10)를 파우치(20, 도 1 참조)에 수용시킴으로써 파우치형 전지(1)가 제조될 수 있다. Through these processes, as shown in FIG. 2(d), an electrode assembly 10 having electrode tabs 15 welded to each other in a predetermined welding area W can be manufactured. After connecting the electrode leads 17 (see FIG. 1) to the electrode tabs 15, the pouch type battery 1 may be manufactured by accommodating the electrode assembly 10 in a pouch 20 (see FIG. 1).
여러 개의 파우치형 전지들(1)은 도 3에 도시되어 있듯이 하나의 케이스(C)에 수용되어 전지 모듈로 제조될 수 있다. 도 3은 여러 개의 파우치형 전지들이 케이스에 수용되어 마련되는 전지 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다. As shown in FIG. 3 , several pouch-type batteries 1 may be accommodated in one case C and manufactured as a battery module. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
그런데 전지 모듈의 제조 중에 파우치(20)의 주변부(23)가 구부러질 수 있다. 주변부(23)의 변형은 전극리드(17)의 꺾임을 유발함으로써 전극리드(17)에 연결된 전극탭(15)에 당겨지는 힘을 초래할 수 있다(예: 도 3 중 도면부호 15a의 전극탭 참조). 이런 힘은 전극탭(15)을 팽팽하게 잡아당겨 전극탭(15)의 단선을 초래할 수 있다. 이런 힘은 외측에 위치하는 전극탭(15a)에서 더 크게 나타날 수 있다. 전지의 팽창 시에도 위와 같은 단선의 문제가 초래될 수 있다. However, the peripheral portion 23 of the pouch 20 may be bent during manufacturing of the battery module. Deformation of the peripheral portion 23 may cause the electrode lead 17 to bend, thereby causing a pulling force on the electrode tab 15 connected to the electrode lead 17 (eg, refer to the electrode tab 15a in FIG. 3). ). Such force may pull the electrode tab 15 taut and cause disconnection of the electrode tab 15 . This force may appear larger in the outer electrode tab 15a. Even when the battery expands, the above problem of disconnection may be caused.
이하에서 자세히 설명할 본 발명은 위와 같은 단선의 문제를 해결하기 위한 것이다. The present invention, which will be described in detail below, is to solve the above problem of disconnection.
실시예 1Example 1
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하고 있는 도면이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 전극탭 용접 장치는 전극 조립체(10)에서 돌출된 전극탭들(15)을 서로 용접시키는 장치에 관한 것으로서, 도 4에 도시되어 있듯이 가이드부(110), 용접부(120) 및 벤딩부(130)를 포함한다. 참고로 이하에선 전극 조립체(10)의 전극(11)과 분리막(13)이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 본다. 다만, 이는 예시적이며 전극(11)과 분리막(13)의 적층 방향은 전극 조립체(10)를 바라보는 방향에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예의 내용은 서로 상충되지 않는 한 다른 실시예에도 적용될 수 있다.4 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a first embodiment of the present invention. The electrode tab welding device according to the first embodiment of the present invention relates to a device for welding electrode tabs 15 protruding from an electrode assembly 10 to each other, and as shown in FIG. 4, the guide part 110, the welding part ( 120) and a bending part 130. For reference, it will be seen that the electrode 11 and the separator 13 of the electrode assembly 10 are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground. However, this is exemplary and the stacking direction of the electrode 11 and the separator 13 may vary depending on the direction in which the electrode assembly 10 is viewed. The contents of this embodiment can be applied to other embodiments as long as they do not conflict with each other.
가이드부(110)는 전극탭들(15)을 소정의 집합 영역(G)에 모으도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 가이드부(110)는 전극탭들(15)의 상측에 배치되는 제1 로드(111)와, 전극탭들(15)의 하측에 배치되는 제2 로드(112)를 포함할 수 있다. 제1 로드(111)와 제2 로드(112)는 서로를 향해 이동하여 전극탭들(15)을 가압함으로써 전극탭들(15)을 집합 영역(G)에 모을 수 있다. 이런 과정에서 전극탭들(15)은 집합 영역(G)을 향해 벤딩될 수 있다. 여기서 집합 영역(G)은 서로 이격되어 있던 전극탭들(15)이 가이드부(110)에 의해서 서로 모이게 되는 영역일 수 있다. 참고로 가이드부는 정지되어 있는 제1 프레스(미도시)와, 제1 프레스를 향해 이동하는 제2 프레스(미도시)로 구현될 수도 있다. The guide part 110 may be provided to gather the electrode tabs 15 in a predetermined gathering area G. For example, the guide part 110 may include a first rod 111 disposed above the electrode tabs 15 and a second rod 112 disposed below the electrode tabs 15. there is. The first rod 111 and the second rod 112 may move toward each other and press the electrode tabs 15 to gather the electrode tabs 15 in the gathering area G. In this process, the electrode tabs 15 may be bent toward the collection region G. Here, the gathering area G may be an area where the electrode tabs 15 , which are spaced apart from each other, are brought together by the guide part 110 . For reference, the guide unit may be implemented as a first press (not shown) that is stationary and a second press (not shown) that moves toward the first press.
용접부(120)는 가이드부(110)에 의해 모아진 전극탭들(15)을 용접하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 용접부(120)는 초음파 용접을 수행하기 위한 혼과 앤빌을 포함할 수 있다. 용접부(120)에 의해 용접된 전극탭들(15)에는 전지의 외측으로 전기를 공급하기 위한 전극리드(17, 도 1 참조)가 용접될 수 있다. 참고로, 도 4 등에는 가이드부(110)와 용접부(120)가 별개로 도시되어 있으나 가이드부와 용접부는 서로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 용접부의 혼에 제1 로드가 연결되고, 용접부의 앤빌에 제2 로드가 연결될 수도 있다.The welding part 120 may be provided to weld the electrode tabs 15 collected by the guide part 110 . For example, the welding unit 120 may include a horn and an anvil for performing ultrasonic welding. Electrode leads 17 (see FIG. 1) for supplying electricity to the outside of the battery may be welded to the electrode tabs 15 welded by the welding part 120 . For reference, although the guide part 110 and the welding part 120 are shown separately in FIG. 4 , the guide part and the welding part may be connected to each other. For example, the first rod may be connected to the horn of the welding part and the second rod may be connected to the anvil of the welding part.
벤딩부(130)는 전극 조립체(10)를 벤딩시키도록 마련될 수 있다. 벤딩부(130)는 벤딩을 통해 전극탭들(15)의 전부 또는 일부의 기준 길이(L)를 증가시킬 수 있다. 여기서 기준 길이(L)는 전극탭(15)의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이'일 수 있다. The bending part 130 may be provided to bend the electrode assembly 10 . The bending unit 130 may increase the reference length L of all or part of the electrode tabs 15 through bending. Here, the reference length L may be the 'length from the electrode assembly 10 to the assembly area G' of the electrode tab 15 .
예를 들어, 도 5의 전극 조립체(10)를 상측으로 벤딩시키면, 도 4에 도시되어 있듯이 전극 조립체(10)의 우측 가장자리(19)의 상승으로 인해, 전극탭(15)의 좌측 말단(즉, 전극 조립체에 연결되는 말단)이 상측으로 당겨짐에 따라, 전극탭(15)의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이(L)'가 증가될 수 있다. 이때 전극탭(15)의 나머지 부분(예: 도 5에서 제1 및 제2 로드에 의해 가압되는 지점보다 우측에 위치하는 전극탭의 부분)도 좌측으로 당겨질 수 있다. 도 5는 도 4에 도시된 전극 조립체와 대비되는 벤딩되지 않은 전극 조립체를 도시하는 도면이다. 참고로 가이드부(110)는 전극탭들(15)의 당겨짐을 허용하는 정도에서 전극탭들(15)을 가압할 수 있다. 이를 위해 가이드부는 전극탭과 접촉하는 측에 롤러(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 로드의 하단 및/또는 제2 로드의 상단에는 전극탭과의 접촉으로 회전하는 롤러가 마련될 수 있다.For example, when the electrode assembly 10 of FIG. 5 is bent upward, as shown in FIG. 4, the right edge 19 of the electrode assembly 10 rises, and the left end of the electrode tab 15 (ie, , ends connected to the electrode assembly) are pulled upward, so that the 'length L from the electrode assembly 10 to the assembly area G' of the electrode tab 15 may increase. At this time, the remaining portion of the electrode tab 15 (eg, the portion of the electrode tab positioned to the right of the point pressed by the first and second rods in FIG. 5) may also be pulled to the left. FIG. 5 is a view showing an unbent electrode assembly as opposed to the electrode assembly shown in FIG. 4 . For reference, the guide unit 110 may press the electrode tabs 15 to a degree that allows the electrode tabs 15 to be pulled. To this end, the guide unit may include a roller (not shown) on a side contacting the electrode tab. For example, a roller may be provided at the lower end of the first rod and/or at the upper end of the second rod to rotate in contact with the electrode tab.
이와 같은 벤딩 상태 또는 벤딩 후의 상태에서 전극탭들(15)을 용접하면 전극탭들(15) 중 적어도 일부의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이(L)'의 증가에 따라, 전극탭들(15) 중 적어도 일부의 '전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이'도 증가될 수 있다. 이와 같은 길이 증가는 전극탭(15)이 팽팽하게 당겨져서 단선되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다. 길이 증가로 인해, 길이 증가 전보다 전극탭(15)을 더 많이 당겨야만 전극탭(15)이 팽팽해질 것이기 때문이다. 참고로 전극리드(17, 도 1 참고)에 가해지는 힘은 전극탭들(15)과 전극리드(17)의 연결 지점을 통해 전극탭들(15)에 전달될 수 있다. When the electrode tabs 15 are welded in such a bent state or after bending, the 'length L from the electrode assembly 10 to the assembly area G' of at least some of the electrode tabs 15 increases. Accordingly, the 'length from the electrode assembly 10 to the welding area W' of at least some of the electrode tabs 15 may also be increased. Such an increase in length can prevent or slow down disconnection caused by the electrode tab 15 being pulled tight. This is because, due to the length increase, the electrode tab 15 will be taut only if the electrode tab 15 is pulled more than before the length increase. For reference, the force applied to the electrode leads 17 (refer to FIG. 1 ) may be transferred to the electrode tabs 15 through a connection point between the electrode tabs 15 and the electrode lead 17 .
본 실시예의 전극탭 용접 장치는 용접부(120)에 의한 용접 전에, 전극탭들(15) 중 적어도 일부에 있어 전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이가 증가되게, 전극 조립체(10)를 벤딩시키도록 마련되는 벤딩부(130)를 포함하기 때문에, 본 실시예의 전극탭 용접 장치에 의해 제조되는 전지의 경우, 파우치(20)의 주변부(23, 테라스)의 변형으로 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 또는 전지의 팽창으로 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 전극탭(15)이 단선되지 않을 수 있다.In the electrode tab welding apparatus of the present embodiment, the length from the electrode assembly 10 to the assembly area G is increased in at least some of the electrode tabs 15 before welding by the welding part 120, the electrode assembly 10 ) Since it includes the bending portion 130 provided to bend the electrode tab 15 due to deformation of the peripheral portion 23 (terrace) of the pouch 20 in the case of a battery manufactured by the electrode tab welding apparatus of the present embodiment, ), or even if a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to battery expansion, the electrode tab 15 may not be disconnected.
본 실시예의 벤딩부(130)는 단선 방지를 위해 요구되는 길이 증가를 고려해서 전극 조립체(10)의 벤딩 정도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 파우치(20)의 주변부(23)가 크게 변형되는 전지 모듈의 경우 벤딩부(130)는 전극 조립체(10)를 더 많이 벤딩시킬 수 있다. 이와 같은 조절은 후술할 지지 블록(131)의 크기를 조절하는 것으로 달성될 수 있다. The degree of bending of the electrode assembly 10 may be determined in consideration of the length increase required for the bending part 130 of the present embodiment to prevent disconnection. For example, in the case of a battery module in which the peripheral portion 23 of the pouch 20 is greatly deformed, the bending portion 130 may further bend the electrode assembly 10 . Such adjustment can be achieved by adjusting the size of the support block 131 to be described later.
한편, 집합 영역(G)은 지면에 평행한 평면으로서 전극 조립체(10)의 연직 방향에 따른 중심을 통과하는 기준 평면(P)보다 하측에 위치할 수 있다. 가이드부(110)는 이와 같은 집합 영역(G)에 전극탭들(15)을 모을 수 있다. 이때 벤딩부(130)는 전극탭들(15)이 연결되는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 상측으로 벤딩시킬 수 있다. 도 4에는 전극 조립체(10)의 가장 하측에 대응되게 위치하는 집합 영역(G)이 예시되어 있다.Meanwhile, the set region G is a plane parallel to the ground and may be located below the reference plane P passing through the center of the electrode assembly 10 in the vertical direction. The guide unit 110 may gather the electrode tabs 15 in the gathering area G. At this time, the bending part 130 may bend the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tabs 15 are connected upward. In FIG. 4 , an assembly area G positioned to correspond to the lowermost side of the electrode assembly 10 is illustrated.
전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 상측으로 벤딩시키면, 벤딩 전에, 지면에 평행하게 집합 영역(G)을 통과하는 평면상에 위치했거나, 이 평면보다 상측에 위치했던 전극탭(예: 도면부호 15b의 전극탭)은 전극 조립체(10)의 벤딩 전보다 전술한 기준 길이(L)가 증가될 수 있다. 집합 영역(G)이 기준 평면(P)보다 하측에 위치할수록 벤딩부(130)에 의해 기준 길이(L)가 증가되는 전극탭(15)의 수는 증가될 수 있다. 참고로 여기서 상측과 하측은 상대적인 개념일 수 있다. 예를 들어, 집합 영역이 기준 평면(P)보다 상측에 위치하면 벤딩부(130)는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 하측으로 벤딩시킬 수도 있다.When the edge 19 of the electrode assembly 10 is bent upward, the electrode tab (e.g., drawing The electrode tab of reference numeral 15b) may have an increased reference length (L) than before bending of the electrode assembly 10 . As the collection region G is positioned lower than the reference plane P, the number of electrode tabs 15 whose reference length L is increased by the bending portion 130 may increase. For reference, here, upper and lower may be relative concepts. For example, when the set region is located above the reference plane P, the bending part 130 may bend the edge 19 of the electrode assembly 10 downward.
한편, 본 실시예의 벤딩부(130)는 전극 조립체(10)의 하면과 상면 중 어느 하나를 지지하는 지지 블록(131)을 포함할 수 있다. 본 실시예의 벤딩부(130)는 전극 조립체(10)의 하면과 상면 중 다른 하나를 전술한 어느 하나를 향해 가압하는 가압 블록(133)을 포함할 수 있다. 가압 블록(133)은 가압을 위해 상하 방향으로 이동하게 마련될 수 있다. 도 4에는 전극 조립체(10)의 하면을 지지하는 지지 블록(131)과, 전극 조립체(10)의 상면을 하면을 향해 가압하는 가압 블록(133)이 예시되어 있다. Meanwhile, the bending part 130 of the present embodiment may include a support block 131 supporting one of a lower surface and an upper surface of the electrode assembly 10 . The bending part 130 of this embodiment may include a pressing block 133 that presses the other of the lower surface and the upper surface of the electrode assembly 10 toward one of the above-mentioned ones. The pressing block 133 may be provided to move in a vertical direction for pressing. 4 illustrates a support block 131 supporting the lower surface of the electrode assembly 10 and a pressing block 133 pressurizing the upper surface of the electrode assembly 10 toward the lower surface.
지지 블록(131)에 의한 지지만으로도 전극 조립체(10)를 벤딩시킬 수 있으므로 벤딩부(130)는 지지 블록(131)만 포함할 수도 있다. 그런데 지지 블록(131)에 의한 지지 상태에서 가압 블록(133)으로 전극 조립체(10)를 가압하면 전극 조립체(10)를 더 쉽게 벤딩시킬 수 있으므로 벤딩부(130)는 지지 블록(131)과 가압 블록(133)을 모두 포함할 수도 있다. Since the electrode assembly 10 can be bent only by the support by the support block 131 , the bending portion 130 may include only the support block 131 . However, since the electrode assembly 10 can be more easily bent when the electrode assembly 10 is pressed with the pressing block 133 in a supported state by the support block 131, the bending portion 130 presses the support block 131 Block 133 may all be included.
지지 블록(131)이 전극 조립체(10)를 지지하는 지점은 가압 블록(133)이 전극 조립체(10)를 가압하는 지점보다 전극 조립체(10)의 외측에 가까울 수 있다. 예를 들어, 도 4에선 지지 블록(131)이 전극 조립체(10)의 하면을 지지하는 지점이, 가압 블록(133)이 전극 조립체(10)의 상면을 가압하는 지점보다 우측에 위치한다. 이와 같은 위치 관계를 통해 본 실시예의 벤딩부(130)는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 상측 또는 하측으로 효과적으로 벤딩시킬 수 있다. A point where the support block 131 supports the electrode assembly 10 may be closer to the outer side of the electrode assembly 10 than a point where the pressure block 133 presses the electrode assembly 10 . For example, in FIG. 4 , a point where the support block 131 supports the lower surface of the electrode assembly 10 is located to the right of a point where the pressure block 133 presses the upper surface of the electrode assembly 10 . Through this positional relationship, the bending part 130 of the present embodiment can effectively bend the edge 19 of the electrode assembly 10 upward or downward.
지지 블록(131)은 도 4에 도시되어 있듯이, 전극탭들(15)이 연결되는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 하측에서 지지하게 마련될 수 있다. 가압 블록(133)은 지지 블록(131)에 의해 지지되는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 벤딩을 위해 상측에서 하측으로 가압하게 마련될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the support block 131 may be provided to support the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tabs 15 are connected from a lower side. The pressing block 133 may be provided to press the edge 19 of the electrode assembly 10 supported by the support block 131 from top to bottom for bending.
지지 블록(131)은 전극 조립체(10)를 지지할 수 있는 여러 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 지지 블록(131)은 도 4에 도시되어 있듯이 전극 조립체(10)의 가장자리(19)의 하측을 지지하는 경사면(131a)을 포함하는 형상으로 구현될 수 있다. 지지 블록(131)의 경사면(131a)은 가장자리(19)의 하측에 위치하는 면으로서 전극 조립체(10)의 외측(예: 도 4를 기준으로 우측)으로 갈수록 점차 높이가 증가하는 면일 수 있다. 지지 블록(131)이 경사면(131a)을 포함하면 전극 조립체(10)의 가장자리(19)가 파손되는 것을 방지하면서도 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 지지할 수 있다. 가압 블록(133)도 전극 조립체(10)를 가압할 수 있는 여러 형상으로 구현될 수 있다. 도 4에는 로드 형상의 가압 블록(133)이 예시되어 있다.The support block 131 may be implemented in various shapes capable of supporting the electrode assembly 10 . For example, as shown in FIG. 4 , the support block 131 may be implemented in a shape including an inclined surface 131a supporting the lower side of the edge 19 of the electrode assembly 10 . The inclined surface 131a of the support block 131 is a surface located below the edge 19 and may be a surface that gradually increases in height toward the outside of the electrode assembly 10 (eg, to the right side of FIG. 4 ). When the support block 131 includes the inclined surface 131a, it is possible to support the edge 19 of the electrode assembly 10 while preventing the edge 19 of the electrode assembly 10 from being damaged. The press block 133 may also be implemented in various shapes capable of pressurizing the electrode assembly 10 . 4 illustrates a rod-shaped pressing block 133 .
이하에선 도 6을 참조하여 본 실시예의 용접 장치를 통한 전극탭들(15)의 용접 과정에 대해 설명한다. 도 6은 도 4의 용접 장치를 통한 전극탭들의 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, a welding process of the electrode tabs 15 through the welding device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 . FIG. 6 is a view for explaining a method of welding electrode tabs using the welding apparatus of FIG. 4 .
우선 도 6(a)와 같이 전극 조립체(10)를 준비한다. 이때 전극 조립체(10)는 안착부(140)에 안착될 수 있다. 안착부(140)는 전극 조립체(10)가 안착될 수 있는 지그 또는 다이일 수 있다. First, the electrode assembly 10 is prepared as shown in FIG. 6 (a). At this time, the electrode assembly 10 may be seated on the seating portion 140 . The seating portion 140 may be a jig or die on which the electrode assembly 10 can be seated.
다음으로 도 6(b)와 같이 전극탭들(15)을 모은다. 이는 가이드부(110)의 작동으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 로드(112)가 전극탭들(15)을 하측에서 지지하고 있는 상태에서 제1 로드(111)가 전극탭들(15)을 상측에서 하측으로 가압함으로써 전극탭들(15)을 집합 영역(G)에 모을 수 있다. Next, the electrode tabs 15 are gathered as shown in FIG. 6(b). This may be implemented by the operation of the guide unit 110. For example, in a state in which the second rod 112 supports the electrode tabs 15 from the lower side, the first rod 111 presses the electrode tabs 15 from the upper side to the lower side so that the electrode tabs 15 ) can be gathered in the collection area (G).
다음으로 도 6(c)와 같이 전극 조립체(10)를 벤딩한다. 이는 벤딩부(130)의 작동으로 구현될 수 있다. 벤딩부(130)는 전극탭(15)이 연결되는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 벤딩할 수 있다. 예를 들어, 지지 블록(131)이 가장자리(19)의 우측 하면을 지지하는 상태에서 가압 블록(133)이 가장자리(19)의 우측 상면을 가압함으로써 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 벤딩할 수 있다. 참고로 전극 조립체(10)가 안착부(140)에 안착될 때 안착부(140)의 상면에 지지 블록(131)이 이미 배치되어 있을 수 있다. 또는 지지 블록이 안착부의 내측에서 안착부의 상면으로 돌출되게 마련될 수도 있다. Next, the electrode assembly 10 is bent as shown in FIG. 6(c). This may be implemented by the operation of the bending unit 130 . The bending part 130 may bend the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tab 15 is connected. For example, the edge 19 of the electrode assembly 10 is bent by the pressing block 133 pressing the right upper surface of the edge 19 while the support block 131 supports the right lower surface of the edge 19. can do. For reference, when the electrode assembly 10 is seated on the seating portion 140, the support block 131 may already be disposed on the upper surface of the seating portion 140. Alternatively, the support block may be provided to protrude from the inside of the seating unit to the upper surface of the seating unit.
다음으로 도 6(d)와 같이 전극 조립체(10)의 벤딩 상태에서 용접부(120)를 통해 전극탭들(15)을 용접한다. Next, as shown in FIG. 6(d), the electrode tabs 15 are welded through the welding part 120 in the bent state of the electrode assembly 10.
이런 과정에 의해 전극탭들(15) 중 적어도 일부의 경우 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이(L)'가 증가될 수 있으며, 이런 상태에서 전극탭들(15)이 서로 용접될 수 있다. 결과적으로 전극탭들(15) 중 적어도 일부(예: 도면부호 15c의 전극탭)의 경우 도 6(e)에 도시되어 있듯이 벤딩 과정이 없을 때와 대비하여 전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이가 증가될 수 있다. 참고로 도 6에는 전극탭들(15)의 집합 후에 전극 조립체(10)가 벤딩되는 과정이 예시되어 있으나, 전극 조립체(10)의 벤딩 후에 전극탭들(15)을 모으는 것도 가능하다.Through this process, in the case of at least some of the electrode tabs 15, the 'length L from the electrode assembly 10 to the assembly area G' can be increased, and in this state, the electrode tabs 15 can be welded together. As a result, in the case of at least some of the electrode tabs 15 (eg, the electrode tab of reference numeral 15c), as shown in FIG. 6(e), in contrast to the case where there is no bending process, the welding area (W) ) can be increased. For reference, although a process of bending the electrode assembly 10 after assembling the electrode tabs 15 is illustrated in FIG. 6 , it is also possible to gather the electrode tabs 15 after bending the electrode assembly 10 .
한편, 용접 후에는 전극 조립체(10)의 벤딩을 위해 전극 조립체(10)에 가한 힘을 제거할 수 있다. 예를 들어, 가압 블록(133)을 제거하고 지지 블록(131)을 상측으로 이동시킬 수 있다. 힘의 제거에 의해 전극 조립체(10)가 원래 형상으로 원복될 수 있다. 전극 조립체(10)를 구성하는 전극(11)과 분리막(13)은 어느 정도의 탄성을 가지기 때문에 벤딩부(130)에 의한 힘의 적용으로 벤딩될 수 있고, 이런 힘의 제거로 원래 형상으로 복원될 수 있다.Meanwhile, after welding, the force applied to the electrode assembly 10 for bending of the electrode assembly 10 may be removed. For example, the pressure block 133 may be removed and the support block 131 may be moved upward. The electrode assembly 10 may return to its original shape by removing the force. Since the electrodes 11 and the separator 13 constituting the electrode assembly 10 have a certain degree of elasticity, they can be bent by application of force by the bending part 130, and restored to their original shapes by removing this force. It can be.
실시예 2Example 2
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하고 있는 도면이다. 실시예 2의 용접 장치는 지지 블록과 가압 블록에 있어서 실시예 1의 용접 장치와 차이가 있다. 이하에선 지지 블록과 가압 블록을 중심으로 설명한다. 참고로 본 실시예의 내용은 서로 상충되지 않는 한 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 7 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a second embodiment of the present invention. The welding device of Example 2 is different from the welding device of Example 1 in the support block and the pressure block. Hereinafter, the support block and the pressure block will be mainly described. For reference, the contents of this embodiment may be applied to other embodiments as long as they do not conflict with each other.
본 실시예의 벤딩부(230)는 전극 조립체(10)가 안착되는 안착부(240)에 돌출 가능하게 마련되는 가압 블록(233)을 포함할 수 있다. 가압 블록(233)은 안착부(240)의 내부에 배치되되, 전극 조립체(10)의 하면이 안착되는 안착부(240)의 상면으로 돌출되어, 전극 조립체(10)를 가압할 수 있다. 이때 가압 블록(233)은 전극탭들(15)이 연결되는 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 하측에서 가압할 수 있다. 벤딩부(230)를 이와 같이 구성하면 전극 조립체(10)를 안착부(240)에 안착시킨 후에 가압 블록(233)을 돌출시킬 수 있으므로, 전극 조립체(10)를 원활하게 이동하면서도 필요할 때(예: 전극 조립체가 안착부에 안착된 후) 가압 블록(233)에 의한 가압을 실시할 수 있다. The bending part 230 of the present embodiment may include a pressing block 233 protruding from the seating part 240 on which the electrode assembly 10 is seated. The press block 233 is disposed inside the seating portion 240 and protrudes from the top surface of the seating portion 240 on which the lower surface of the electrode assembly 10 is seated to press the electrode assembly 10 . In this case, the pressing block 233 may press the edge 19 of the electrode assembly 10 to which the electrode tabs 15 are connected from the lower side. When the bending part 230 is configured in this way, the pressing block 233 can be protruded after the electrode assembly 10 is seated on the seating part 240, so that the electrode assembly 10 can be smoothly moved while needed (e.g., : After the electrode assembly is seated on the seating portion) Pressing by the pressing block 233 may be performed.
본 실시예의 벤딩부(230)는 가압 블록(233)의 상하 이동을 위한 구동부(235)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부(235)는 실린더 로드가 인출 또는 인입되는 실린더일 수 있다.The bending unit 230 of this embodiment may include a driving unit 235 for vertically moving the pressing block 233 . For example, the drive unit 235 may be a cylinder from which a cylinder rod is drawn or drawn.
본 실시예의 벤딩부(230)는 가압 블록(233)에 의한 가압 중에 전극 조립체(10)를 지지하기 위해서 지지 블록(231)을 포함할 수 있다. 지지 블록(231)은 전극 조립체(10)의 상면을 부분적으로 지지하게 마련될 수 있다. 지지 블록(231)은 전극 조립체(10)의 벤딩을 방해하지 않기 위해서 가압 블록(233)에 의해 가압되는 영역 외의 영역을 지지할 수 있다. 예를 들어, 가압 블록(233)이 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 가압하는 경우 지지 블록(231)은 전극 조립체(10)의 가장자리(19)를 제외한 영역에서 전극 조립체(10)의 상면을 지지하게 마련될 수 있다. 지지 블록(231)은 전극 조립체(10)의 안착을 방해하지 않기 위해 상하 방향으로 이동하게 마련될 수 있다.The bending portion 230 of this embodiment may include a support block 231 to support the electrode assembly 10 during pressurization by the press block 233 . The support block 231 may be provided to partially support the upper surface of the electrode assembly 10 . The support block 231 may support an area other than the area pressed by the pressure block 233 so as not to interfere with the bending of the electrode assembly 10 . For example, when the pressing block 233 presses the edge 19 of the electrode assembly 10, the support block 231 supports the electrode assembly 10 in an area other than the edge 19 of the electrode assembly 10. It may be provided to support the upper surface. The support block 231 may be provided to move in a vertical direction so as not to interfere with the seating of the electrode assembly 10 .
실시예 3Example 3
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하고 있는 도면이다. 실시예 3의 용접 장치는 전극탭의 '전극 조립체에서 집합 영역까지의 길이'를 증가시키는 방식에 있어 전술한 실시예들의 용접 장치와 차이가 있다. 참고로 본 실시예의 내용은 서로 상충되지 않는 한 다른 실시예에도 적용될 수 있다.8 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a third embodiment of the present invention. The welding apparatus of Example 3 is different from the welding apparatus of the above-described embodiments in a method of increasing the 'length from the electrode assembly to the assembly area' of the electrode tab. For reference, the contents of this embodiment may be applied to other embodiments as long as they do not conflict with each other.
본 실시예의 전극탭 용접 장치는 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 장치에 관한 것으로서, 가이드부(110), 용접부(120) 및 이동부(340)를 포함할 수 있다. 가이드부(110) 및 용접부(120)는 전술한 가이드부(110) 및 용접부(120)와 동일할 수 있다.The electrode tab welding device of the present embodiment relates to a device for welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, and may include a guide part 110 , a welding part 120 and a moving part 340 . The guide part 110 and the welding part 120 may be the same as the guide part 110 and the welding part 120 described above.
이동부(340)는 전극 조립체(10)의 전극(11)과 분리막(13)의 적층 방향에 대응되는 방향(도 8의 경우 상하 방향)으로 전극 조립체(10)를 가이드부(110)에 대해 상대 이동시키도록 마련될 수 있다. 상대 이동이므로 이동부(340)는 예를 들어, 전극 조립체(10)를 도 8의 상방으로 가이드부(110)에서 멀어지게 이동시킬 수도 있고, 가이드부(110)를 도 8의 하방으로 전극 조립체(10)에서 멀어지게 이동시킬 수도 있다. 도 8에는 전극 조립체(10)를 이동시키도록 마련되는 이동부(340)가 예시되어 있다.The moving unit 340 moves the electrode assembly 10 toward the guide unit 110 in a direction corresponding to the stacking direction of the electrode 11 and the separator 13 of the electrode assembly 10 (a vertical direction in FIG. 8 ). It may be arranged to move relative to each other. Because of the relative movement, the moving unit 340 may, for example, move the electrode assembly 10 upward in FIG. 8 away from the guide unit 110, or move the guide unit 110 downward in FIG. It can also be moved away from (10). 8 illustrates a moving unit 340 provided to move the electrode assembly 10 .
이동부(340)가 용접부(120)에 의한 용접 전에, 가이드부(110)에 대해 전극 조립체(10)를 전체적으로 이동시키기 때문에, 전술한 실시예들에서 전극 조립체(10)를 벤딩시킬 때와 유사하게, 전극탭들(15) 중 적어도 일부의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(도 6b의 G 참조)'까지의 길이가 증가될 수 있다. 도 8의 실시예에서는 모든 전극탭들(15)의 길이가 증가될 수 있다.Since the moving part 340 moves the electrode assembly 10 as a whole with respect to the guide part 110 before welding by the welding part 120, it is similar to bending the electrode assembly 10 in the above-described embodiments. Specifically, the length of at least some of the electrode tabs 15 from the 'electrode assembly 10 to the assembly area (see G in FIG. 6B)' may be increased. In the embodiment of FIG. 8 , the lengths of all electrode tabs 15 may be increased.
이동부(340)는 전극 조립체(10)를 안착시킨 상태에서 전극 조립체(10)의 적층 방향을 따라 이동하게 마련되는 안착부(340a)를 구비할 수 있다. 이동부(340)는 안착부(340a)의 반대 방향에서 전극 조립체(10)를 지지하는 지지부(340b)를 구비할 수 있다. 이동부(340)는 지지부(340b)를 통해 전극 조립체(10)를 안정적으로 이동시킬 수 있다. 지지부(340b)는 안착부(340a)를 향해 전극 조립체(10)를 가압시킨 상태에서 안착부(340a)의 이동에 연동해서 이동하게 마련될 수 있다.The moving part 340 may include a seating part 340a provided to move along the stacking direction of the electrode assembly 10 in a state where the electrode assembly 10 is seated. The moving part 340 may include a support part 340b supporting the electrode assembly 10 in a direction opposite to the seating part 340a. The moving unit 340 may stably move the electrode assembly 10 through the support unit 340b. The support portion 340b may be provided to move in conjunction with the movement of the seating portion 340a in a state in which the electrode assembly 10 is pressed toward the seating portion 340a.
실시예 4Example 4
실시예 4는 이차 전지에 대한 것으로서, 전술한 용접 장치/방법으로 제조되는 이차 전지에 대한 것일 수 있다. 다만, 실시예 4의 이차 전지를 제조하는 장치/방법이 전술한 장치/방법에 한정되는 것은 아니다.Example 4 relates to a secondary battery, and may relate to a secondary battery manufactured by the above-described welding device/method. However, the device/method for manufacturing the secondary battery of Example 4 is not limited to the device/method described above.
본 실시예의 이차 전지는 도 6c에 도시되어 있듯이 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)에서 돌출되는 전극탭들(15)을 포함할 수 있다. 그리고 본 실시예의 이차 전지는 전극 조립체(10)와 전극탭들(15)을 수용하는 외장재(20; 도 1 참조)와, 전극탭들(15)에 전기적으로 연결되는 전극리드(17; 도 1 참조)를 포함할 수 있다. 전극리드(17)의 일부는 외장재(20)의 외측으로 노출될 수 있다.As shown in FIG. 6C , the secondary battery of this embodiment may include an electrode assembly 10 and electrode tabs 15 protruding from the electrode assembly 10 . Further, the secondary battery of the present embodiment includes an exterior material 20 (see FIG. 1) accommodating the electrode assembly 10 and the electrode tabs 15, and an electrode lead 17 electrically connected to the electrode tabs 15 (see FIG. 1). reference) may be included. A part of the electrode lead 17 may be exposed to the outside of the exterior material 20 .
전극탭들(15)은 소정의 결합 영역에서 서로 결합될 수 있다. 결합 영역은 전술한 용접 영역(W)일 수 있다.The electrode tabs 15 may be coupled to each other in a predetermined bonding area. The bonding area may be the aforementioned welding area (W).
전극탭들(15) 중 적어도 일부의 '전극 조립체(10)에서 결합 영역(W)까지'의 길이(도 6e 참조)는 소정의 기준 길이보다 길 수 있다. 여기서 '전극 조립체(10)에서 결합 영역(W)까지'의 길이는 전극 조립체(10)에서 전술한 집합 영역(G)까지의 길이(L)와, 집합 영역(G)에서 결합 영역(W; 용접 영역)까지의 길이를 합한 길이일 수 있다. 기준 길이는 전극 조립체(10)에서 결합 영역(W)까지의 최소 길이일 수 있다(도 2d 참조). 기준 길이는 개별 전극탭마다 정해질 수 있다. 기준 길이는 예를 들어, 해당 전극탭이 전극 조립체(10)에서 돌출되는 지점부터 해당 전극탭이 다른 전극탭과 결합되는 지점까지의 직선 길이로 산출될 수 있다. 이때 정확한 직선 길이의 산출을 위해 필요하다면, 전극탭이 팽팽하게 당겨진 상태, 예를 들어 결합 지점을 전극 조립체에서 멀어지는 방향으로 잡아당긴 상태에서 기준 길이를 산출할 수도 있다.A length of at least some of the electrode tabs 15 'from the electrode assembly 10 to the bonding area W' (see FIG. 6E ) may be longer than a predetermined reference length. Here, the length 'from the electrode assembly 10 to the bonding area W' is the length L from the electrode assembly 10 to the above-mentioned aggregation area G, and the aggregation area G to the bonding area W; welding area) may be the sum of the lengths. The reference length may be a minimum length from the electrode assembly 10 to the coupling region W (see FIG. 2d ). The reference length may be determined for each individual electrode tab. For example, the reference length may be calculated as a straight line length from a point where the corresponding electrode tab protrudes from the electrode assembly 10 to a point where the corresponding electrode tab is combined with another electrode tab. At this time, if necessary for calculating the exact straight line length, the reference length may be calculated in a state in which the electrode tab is pulled tight, for example, in a state in which the coupling point is pulled in a direction away from the electrode assembly.
예를 들어, 도 6c의 전극탭들 중 가장 상측에 위치하는 전극탭의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이(LT)와, 집합 영역(G)에서 용접 영역(W)까지의 길이의 합'은, 도 2b의 전극탭들 중 가장 상측에 위치하는 전극탭의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역까지의 길이(LT')와, 집합 영역에서 용접 영역(도 2d 참조)까지의 길이의 합'보다 클 수 있다. 이와 동일하게 도 6c의 전극탭들 중 가장 하측에 위치하는 전극탭의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이(LB)와, 집합 영역(G)에서 용접 영역(W)까지의 길이의 합'은, 도 2b의 전극탭들 중 가장 하측에 위치하는 전극탭의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역까지의 길이(LB')와, 집합 영역에서 용접 영역까지의 길이의 합'보다 클 수 있다. 참고로 전술한 예들에서 '집합 영역에서 용접 영역까지의 길이'는 서로 동일할 수 있다.For example, among the electrode tabs of FIG. 6C, the length L T of the uppermost electrode tab from the electrode assembly 10 to the assembly region G, and the welding region W from the assembly region G ) 'is the length (L T ' from the electrode assembly 10 to the assembly area) of the uppermost electrode tabs among the electrode tabs of FIG. 2B, and the welding area (Fig. 2d)) may be greater than the sum of the lengths. Similarly, the length L B of the lowermost electrode tab among the electrode tabs of FIG. 6C from the electrode assembly 10 to the assembly region G , and the welding region W from the assembly region G The sum of the lengths from the electrode tabs in FIG. 2B is the 'length L B' of the lowermost electrode tabs from the electrode assembly 10 to the assembly area and the length from the assembly area to the welding area. can be greater than the sum of For reference, in the above examples, 'lengths from the assembly area to the welding area' may be the same.
한편, 전극탭들(15) 중 적어도 일부의 '전극 조립체(10)에서 결합 영역(W)까지'의 증가 길이는 전극과 분리막의 적층 방향(도 6c에선 상하 방향)을 따라 결합 영역(W)에서 멀게 위치하는 전극탭일수록 증가할 수 있다. 도 6c에선 상하 방향을 기준으로 결합 영역(W)이 전극 조립체(10)의 가장 하측에 대응되게 위치하고 있으므로, 가장 하측의 전극탭의 증가 길이가 가장 짧고, 가장 상측의 전극탭의 증가 길이가 가장 길 수 있다.On the other hand, the increased length of at least some of the electrode tabs 15 'from the electrode assembly 10 to the bonding area W' increases along the stacking direction of the electrode and the separator (a vertical direction in FIG. It may increase as the electrode tab is located farther from . In FIG. 6C , since the bonding area W is located corresponding to the lowermost side of the electrode assembly 10 in the vertical direction, the increase length of the lowermost electrode tab is the shortest, and the increase length of the uppermost electrode tab is the longest. can be long
여기서 증가 길이는 전극 조립체(10)에서 결합 영역(W)까지의 길이에서 전술한 기준 길이를 뺀 값일 수 있다. 예를 들어, 도 6c에서 가장 하측에 위치하는 전극탭의 증가 길이는 '전극 조립체(10)에서 집합 영역(G)까지의 길이(LB) + 집합 영역(G)에서 결합 영역(W)까지의 길이'에서 도 2b의 '전극 조립체(10)에서 집합 영역까지의 길이(LB') + 집합 영역에서 결합 영역까지의 길이'를 뺀 값일 수 있다.Here, the increased length may be a value obtained by subtracting the aforementioned reference length from the length from the electrode assembly 10 to the coupling region W. For example, in FIG. 6C, the increased length of the lowermost electrode tab is 'the length from the electrode assembly 10 to the assembly area G ( LB ) + from the assembly area G to the coupling area W. It may be a value obtained by subtracting 'the length from the electrode assembly 10 to the assembly area ( LB' ) + the length from the assembly area to the coupling area' of FIG. 2B from the 'length of'.
도 6c의 실시예의 경우 상하 방향(전극과 분리막의 적층 방향)을 기준으로 결합 영역(W)이 전극 조립체(10)의 가장 하측의 전극탭에 대응되게 위치하고 있는 바, 이때 전극탭들 각각의 증가 길이는 연직 상방에 위치하는 전극탭일수록 길 수 있다. 예를 들어, 가장 하측에 위치하는 전극탭의 증가 길이가 가장 짧을 수 있고, 가장 상측에 위치하는 전극탭의 증가 길이가 가장 길 수 있다. 참고로 도 6c는 전극 조립체의 수용을 위한 컵부가 1개만 형성된 타입의 파우치형 전지에 적용될 수도 있다.In the case of the embodiment of FIG. 6C , the bonding area W is located corresponding to the lowermost electrode tab of the electrode assembly 10 based on the vertical direction (the stacking direction of the electrode and the separator), and at this time, the number of electrode tabs increases. The length of the electrode tab located vertically upward may be longer. For example, the incremental length of the electrode tab located at the lowest side may be the shortest, and the incremental length of the electrode tab located at the uppermost side may be the longest. For reference, FIG. 6C may be applied to a type of pouch-type battery in which only one cup part for accommodating an electrode assembly is formed.
도 6c에 있어 지지 블록(131)의 수평 방향 길이(안착부의 상면에 수평하게 배치되는 면의 길이)를 X(단위는 mm, 이하 동일)라 하고, 지지 블록(131)의 수직 방향 길이(안착부의 상면에 수직하게 배치되는 면의 길이)를 Y라 할 때, 가장 하측과 가장 상측에 각각 위치하는 전극탭의 '전극 조립체(10)에서 결합 영역(W)까지'의 길이(아래 표의 '전체 길이' 참조)와 증가 길이는 아래 표와 같을 수 있다. 참고로 Y가 "0"인 경우는 지지 블록(131)에 의한 벤딩이 없는 경우이므로 도 2b 또는 도 2d의 경우로서 증가 길이를 산출하는 기준이 될 수 있다. 그리고 아래 표는 양극탭에 관한 것으로서 전극 조립체에서 집합 영역(G; 가이드부의 배치 위치)까지의 수평 방향의 직선 거리가 2.5mm이고, 전극 조립체의 두께가 10mm인 경우에 대한 것이다.In FIG. 6C, the horizontal length of the support block 131 (the length of the surface horizontally disposed on the upper surface of the seating part) is X (unit: mm, hereinafter the same), and the vertical length of the support block 131 (the length of the surface of the seating part) When Y is the length of the surface disposed perpendicular to the upper surface of the portion), the length of the 'electrode assembly 10 to the bonding area W' of the electrode tabs located at the lowermost and uppermost sides, respectively ('total' in the table below) length') and increase length can be as shown in the table below. For reference, when Y is "0", since there is no bending by the support block 131, it can be a criterion for calculating the increased length as in the case of FIG. 2B or 2D. In addition, the table below relates to the positive electrode tab when the straight line distance in the horizontal direction from the electrode assembly to the assembly area (G; guide unit arrangement position) is 2.5 mm and the thickness of the electrode assembly is 10 mm.
가장 하측의 전극탭the lowermost electrode tab 가장 상측의 전극탭Uppermost electrode tab
XX YY 전체
길이
entire
length
증가
길이
increase
length
XX YY 전체
길이
entire
length
증가
길이
increase
length
33 00 5.505.50 -- 33 00 8.598.59 --
33 33 8.158.15 2.652.65 33 33 12.6212.62 4.034.03
33 44 9.729.72 4.224.22 33 44 14.3414.34 5.755.75
33 55 11.4211.42 5.925.92 33 55 16.1416.14 7.557.55
33 66 13.2113.21 7.717.71 33 66 17.9917.99 9.409.40
33 77 15.0515.05 9.559.55 33 77 19.8719.87 11.2811.28
44 00 6.506.50 -- 44 00 9.599.59 --
44 33 8.918.91 2.412.41 44 33 13.3813.38 3.793.79
44 44 10.3710.37 3.873.87 44 44 15.0015.00 5.415.41
44 55 11.9911.99 5.495.49 44 55 16.7116.71 7.127.12
44 66 13.7113.71 7.217.21 44 66 18.4918.49 8.908.90
44 77 15.5015.50 9.009.00 44 77 20.3220.32 10.7310.73
위 표로 정리한 바와 같이, X와 Y가 동일 조건일 때에는 상측의 전극탭의 증가 길이가 하측의 전극탭의 증가 길이보다 크다. 그리고 동일 위치의 전극탭에 있어서는 X가 동일하면 Y가 클수록 전극탭의 증가 길이가 증가하며, 이는 하측 전극탭과 상측 전극탭에서 동일하다. 전극 조립체의 가장자리를 높게 벤딩시킬수록 증가 길이가 증가한다고 볼 수 있다. 또한 동일 위치의 전극탭에 있어서는 Y가 동일하면 지지 블록(131)의 경사면(131a)과 지지 블록(131)의 하면 사이의 각도가 클수록 증가 길이가 증가하며(예를 들어, X가 3, Y가 4인 경우와, X가 4, Y가 4인 경우 참조), 이는 하측 전극탭과 상측 전극탭에서 동일하다. 전극 조립체의 가장자리를 경사지게 벤딩시킬수록 증가 길이가 증가한다고 볼 수 있다.As summarized in the table above, when X and Y are the same condition, the increase length of the upper electrode tab is greater than the increase length of the lower electrode tab. In addition, in the case of electrode tabs at the same position, if X is the same, the increase length of the electrode tab increases as Y increases, and this is the same for the lower electrode tab and the upper electrode tab. It can be seen that the increased length increases as the edge of the electrode assembly is bent higher. In addition, for the electrode tabs at the same position, if Y is the same, the increase length increases as the angle between the inclined surface 131a of the support block 131 and the lower surface of the support block 131 increases (for example, X is 3, Y is 4, and X is 4 and Y is 4), this is the same for the lower electrode tab and the upper electrode tab. It can be seen that the increase length increases as the edge of the electrode assembly is bent obliquely.
한편, 실시예 4의 이차 전지는 도 9와 같이 변형될 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 이차 전지의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. Meanwhile, the secondary battery of Example 4 may be modified as shown in FIG. 9 . 9 is a view for explaining a modified example of a secondary battery according to a fourth embodiment of the present invention.
도 9에서 설명하는 이차 전지의 경우 전극 조립체의 전극과 분리막이 연직 방향(도 9의 상하 방향)으로 적층되는 것으로 볼 때, 결합 영역(W)을 지나가고 연직 방향에 직교하는 기준 평면(P')의 상측에 위치하는 전극탭들과 기준 평면(P')의 하측에 위치하는 전극탭들은 기준 평면에 대해서 비대칭적인 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 제조된 이차 전지의 경우 지지 블록(131)이 제거되어 전극 조립체가 원래 형상으로 복원되면, 전극 조립체의 중간 높이에 위치하는 기준 평면(P')에 대해 가장 상측의 전극탭과 가장 하측의 전극탭이 대칭적으로 위치될 수 있으나, 가장 상측 전극탭의 길이(LT'')는 가장 하측 전극탭의 길이(LB'')보다 길 수 있다.In the case of the secondary battery described in FIG. 9, when the electrodes of the electrode assembly and the separator are stacked in a vertical direction (up and down directions in FIG. The electrode tabs located on the upper side and the electrode tabs located on the lower side of the reference plane P' may have asymmetrical lengths with respect to the reference plane. For example, in the case of the secondary battery manufactured as shown in FIG. 9 , when the support block 131 is removed and the electrode assembly is restored to its original shape, the uppermost point with respect to the reference plane P′ located at the middle height of the electrode assembly is restored. The electrode tab and the lowermost electrode tab may be symmetrically positioned, but the length L T″ of the uppermost electrode tab may be longer than the length L B″ of the lowermost electrode tab.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (19)

  1. 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 장치에 있어서,In the electrode tab welding device for welding the electrode tabs protruding from the electrode assembly to each other,
    상기 전극탭들을 소정의 집합 영역에 모으도록 마련되는 가이드부;a guide unit provided to gather the electrode tabs in a predetermined gathering area;
    상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 용접하게 마련되는 용접부; 및a welding portion provided to weld the electrode tabs collected by the guide portion; and
    상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 집합 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체를 벤딩시키도록 마련되는 벤딩부를 포함하는, 전극탭 용접 장치.And a bending portion provided to bend the electrode assembly so that a length from the electrode assembly to the assembly region is increased in at least some of the electrode tabs before welding by the welding portion.
  2. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 가이드부는, The guide part,
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 지면에 평행한 평면으로서 상기 전극 조립체의 상기 연직 방향에 따른 중심을 통과하는 기준 평면보다 하측에 위치하는 상기 집합 영역에 상기 전극탭들을 모으도록 마련되고,When the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, a plane parallel to the ground is lower than the reference plane passing through the center of the electrode assembly in the vertical direction. It is provided to gather the electrode tabs in an area,
    상기 벤딩부는,the bending part,
    상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 상측으로 벤딩시키도록 마련되는, 전극탭 용접 장치.An electrode tab welding apparatus provided to bend an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected upward.
  3. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 벤딩부는, the bending part,
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 어느 하나를 지지하는 지지 블록과, 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 다른 하나를 상기 어느 하나를 향해 가압하는 가압 블록을 포함하는, 전극탭 용접 장치.Considering that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, a support block supporting one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly, and the other one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly An electrode tab welding device comprising a pressing block for pressing toward either side.
  4. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3,
    상기 지지 블록이 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 상기 어느 하나를 지지하는 지점은, 상기 가압 블록이 상기 전극 조립체의 하면과 상면 중 상기 다른 하나를 가압하는 지점보다 상기 전극 조립체의 외측에 가깝게 위치하는, 전극탭 용접 장치. The point at which the support block supports any one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly is located closer to the outer side of the electrode assembly than the point at which the pressing block presses the other one of the lower and upper surfaces of the electrode assembly , electrode tab welding device.
  5. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3,
    상기 지지 블록은, 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 하측에서 지지하게 마련되고,The support block is provided to support an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from a lower side,
    상기 가압 블록은, 상기 지지 블록에 의해 지지되는 상기 가장자리를 상기 벤딩을 위해 상측에서 하측으로 가압하게 마련되는, 전극탭 용접 장치.The pressure block is provided to press the edge supported by the support block from the upper side to the lower side for the bending.
  6. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5,
    상기 지지 블록은, The support block is
    상기 가장자리의 하측에 위치하는 면으로서 상기 전극 조립체의 외측으로 갈수록 점차 높이가 증가하는 경사면을 포함하는, 전극탭 용접 장치.An electrode tab welding apparatus comprising an inclined surface that gradually increases in height toward the outer side of the electrode assembly as a surface located below the edge.
  7. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 전극 조립체가 안착되는 안착부를 더 포함하고,Further comprising a seating portion on which the electrode assembly is seated,
    상기 벤딩부는,the bending part,
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 안착부의 내부에 배치되되, 상기 전극 조립체의 하면이 안착되는 상기 안착부의 상면으로 돌출되어, 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 하측에서 가압하게 마련되는 가압 블록을 포함하는, 전극탭 용접 장치.Considering that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, they are disposed inside the seating part, and the lower surface of the electrode assembly protrudes to the upper surface of the seating part on which the electrode tabs are connected An electrode tab welding apparatus comprising a pressing block provided to press the edge of the electrode assembly from the lower side.
  8. 청구항 7에 있어서,The method of claim 7,
    상기 벤딩부는,the bending part,
    상기 가압 블록에 의한 가압 중에 상기 전극 조립체의 상면을 부분적으로 지지하는 지지 블록을 더 포함하는, 전극탭 용접 장치.The electrode tab welding apparatus further comprises a support block partially supporting an upper surface of the electrode assembly during pressing by the pressing block.
  9. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 벤딩부는, the bending part,
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 하측에서 지지하게 마련되는 지지 블록을 포함하는, 전극탭 용접 장치.When the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, including a support block provided to support the edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected from the lower side, electrode tab welding device.
  10. 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 장치에 있어서,In the electrode tab welding device for welding the electrode tabs protruding from the electrode assembly to each other,
    상기 전극탭들을 소정의 집합 영역에 모으도록 마련되는 가이드부;a guide unit provided to gather the electrode tabs in a predetermined gathering area;
    상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 용접하게 마련되는 용접부; 및a welding portion provided to weld the electrode tabs collected by the guide portion; and
    상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 집합 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체의 전극과 분리막의 적층 방향에 대응되는 방향으로 상기 전극 조립체를 상기 가이드부에 대해 상대 이동시키는 이동부를 포함하는, 전극탭 용접 장치.Before welding by the welding part, the electrode assembly is moved in a direction corresponding to the stacking direction of the electrode and the separator of the electrode assembly so that the length from the electrode assembly to the assembly area is increased in at least some of the electrode tabs. Electrode tab welding apparatus including a moving part for relative movement with respect to the guide part.
  11. 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 방법에 있어서,In the electrode tab welding method of welding the electrode tabs protruding from the electrode assembly to each other,
    (a) 상기 전극탭들이 연결되는 상기 전극 조립체의 가장자리를 벤딩하는 단계; 및(a) bending an edge of the electrode assembly to which the electrode tabs are connected; and
    (b) 상기 전극 조립체의 벤딩 상태에서 상기 전극탭들을 용접하는 단계를 포함하는, 전극탭 용접 방법.(b) welding the electrode tabs in a bent state of the electrode assembly, the electrode tab welding method.
  12. 청구항 11에 있어서,The method of claim 11,
    상기 단계 (a) 전에, 또는 상기 단계 (a)와 상기 단계 (b)의 사이에 상기 전극탭들을 모으는 단계를 더 포함하는, 전극탭 용접 방법.The electrode tab welding method further comprising a step of gathering the electrode tabs before the step (a) or between the steps (a) and the step (b).
  13. 청구항 11에 있어서,The method of claim 11,
    상기 단계 (b) 후에, 상기 단계 (a)에서 상기 전극 조립체의 벤딩을 위해 상기 전극 조립체에 가한 힘을 제거하여 상기 전극 조립체를 원복하는 단계를 더 포함하는, 전극탭 용접 방법.After the step (b), further comprising the step of restoring the electrode assembly by removing the force applied to the electrode assembly for bending the electrode assembly in the step (a).
  14. 청구항 11에 있어서,The method of claim 11,
    상기 단계 (a)는, In the step (a),
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 가장자리의 하면과 상면 중 어느 하나를 지지한 상태에서 상기 가장자리의 하면과 상면 중 다른 하나를 상기 어느 하나를 향해 가압하는 단계인, 전극탭 용접 방법.Considering that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, in a state in which one of the lower and upper surfaces of the edge is supported, the other of the lower and upper surfaces of the edge toward the one A step of pressurizing, an electrode tab welding method.
  15. 청구항 14에 있어서,The method of claim 14,
    상기 가장자리의 하면과 상면 중 상기 어느 하나를 지지하는 지점은, 상기 가장자리의 하면과 상면 중 상기 다른 하나를 가압하는 지점보다 상기 전극 조립체의 외측에 가깝게 위치하는, 전극탭 용접 방법. The electrode tab welding method, wherein a point supporting one of the lower and upper surfaces of the edge is located closer to the outer side of the electrode assembly than a point for pressing the other of the lower and upper surfaces of the edge.
  16. 전극 조립체;electrode assembly;
    상기 전극 조립체에서 돌출되는 전극탭들;electrode tabs protruding from the electrode assembly;
    상기 전극 조립체와 상기 전극탭들을 수용하는 외장재; 및an exterior material accommodating the electrode assembly and the electrode tabs; and
    상기 전극탭들에 전기적으로 연결되고, 상기 외장재의 외측으로 일부가 노출되는 전극리드를 포함하고,An electrode lead electrically connected to the electrode tabs and partially exposed to the outside of the exterior material;
    상기 전극탭들은, 소정의 결합 영역에서 서로 결합되고,The electrode tabs are coupled to each other in a predetermined bonding area,
    상기 전극탭들 중 적어도 일부의, 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 길이는, 소정의 기준 길이보다 길고,A length of at least some of the electrode tabs from the electrode assembly to the coupling region is longer than a predetermined reference length;
    상기 기준 길이는, 개별 전극탭에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 최소 길이인, 이차 전지.The reference length is a minimum length from the electrode assembly to the coupling region in an individual electrode tab.
  17. 청구항 16에 있어서,The method of claim 16
    상기 전극탭들 중 적어도 일부의, 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 증가 길이는, 상기 전극 조립체의 전극과 분리막의 적층 방향을 따라 상기 결합 영역에서 멀게 위치하는 전극탭일수록 증가하고,The increased length of at least some of the electrode tabs from the electrode assembly to the bonding area increases as the electrode tab is located farther from the bonding area along the stacking direction of the electrode and the separator of the electrode assembly,
    상기 증가 길이는, 상기 전극 조립체에서 상기 결합 영역까지의 길이에서 상기 기준 길이를 뺀 값인, 이차 전지.The increased length is a value obtained by subtracting the reference length from a length from the electrode assembly to the coupling region.
  18. 청구항 17에 있어서,The method of claim 17
    상기 결합 영역은, 상기 적층 방향을 연직 방향에 대응된다고 볼 때, 상기 전극 조립체의 전극탭들 중 가장 하측의 전극탭에 대응되게 위치하고,The bonding area is positioned to correspond to the lowermost electrode tab among the electrode tabs of the electrode assembly when the stacking direction is regarded as corresponding to the vertical direction,
    상기 전극탭들의 상기 증가 길이는, 연직 상방에 위치하는 전극탭일수록 긴, 이차 전지.The increased length of the electrode tabs is longer as the electrode tabs located vertically upward.
  19. 청구항 16에 있어서,The method of claim 16
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 연직 방향으로 적층되는 것으로 볼 때, 상기 결합 영역을 지나가고 상기 연직 방향에 직교하는 기준 평면의 상측에 위치하는 전극탭들과 상기 기준 평면의 하측에 위치하는 전극탭들은 상기 기준 평면에 대해 비대칭적인 길이를 갖는, 이차 전지.Considering that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction, the electrode tabs located above the reference plane passing through the bonding area and orthogonal to the vertical direction and the electrode tabs located below the reference plane are A secondary battery having an asymmetrical length with respect to the reference plane.
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